How Pulsars Shine II: TeV emission
本文通过Vela脉冲星的20 TeV辐射发现，证实了脉冲星辐射的亚里士多德电动力学图像，即脉冲星主要通过光柱面附近的坡印廷通量碰撞湮灭产生GeV曲率辐射，而超相对论性电子/正电子通过逆康普顿散射产生TeV辐射。
2023-10-20 astro-ph.HE
The pulsar synchrotron in 3D: curvature radiation
通过对旋转磁偶极子的三维数值模拟，研究了脉冲星闭合线区尖端的强电流片。我们表明，曲率辐射的相对论性电子和正电子在电流片可以自然地解释高能脉冲星发射的几个功能。我们得到的光变曲线和偏振剖面的完整范围内的磁场倾斜角和观察者的取向，并比较我们的结果从费米伽马射线望远镜的最新观测。
2009-12-11 astro-ph.HE
Toward an Empirical Theory of Pulsar Emission XI. Understanding the Orientations of Pulsar Radiation and Supernova "Kicks"
自从近50年前发现超新星以来，有两个问题一直没有得到解决：它们的偏振发射相对于发射磁场的方向，以及假定的超新星"踢“相对于它们的旋转轴的方向。大多数恒星的旋转方向只能从其辐射的（"基准“）偏振角推断出来，当它们的波束直接指向地球，并且发射极通量管场与旋转轴成$\parallel$。早期的研究由于混合了不同类型的辐射（核心和圆锥，两种偏振模式），产生了$\parallel$或$\perp$排列，因此没有揭示。在本文中，我们分析了大约50个具有三个特点的天体：核心辐射光束，可靠的绝对偏振，和准确的自行。我们发现，核心辐射的“基准”偏振角通常是朝向天空中的适当运动方向的$\perp$。由于主核心发射是偏振的$\perp$，在船帆座和其他恒星的投影磁场中，X射线成像揭示了方向，这表明自行通常位于$\parallel$的旋转轴上。两个关键的物理后果随之而来：第一，超新星"踢“是脉冲星自行的原因，它们大多是$\parallel$到旋转轴;第二，大多数脉冲星辐射被磁层等离子体大量处理，使得最低高度的”母“核发射被极化为$\perp$到发射场，以非常（X）模式传播。
2015-02-18 astro-ph.HE
Gravitational Burst Radiation from Pulsars in the Galactic centre and stellar clusters
围绕星系和球状星团中心的中等质量或超大质量黑洞运行的脉冲星被称为极端质量比双星，已被确定为强场GR的精确探测器。对于适当的轨道参数，其中一些系统也可能以"爆发式"模式发射引力辐射。观测这种爆发辐射与电磁无线电定时信号的结合将允许在强场引力机制中进行多信使天文学。在这项工作中，我们研究了这些PSR-EMRB的引力辐射，计算波形和信噪比，并探讨这种GW对脉冲星无线电信号的影响。我们发现，对于典型的PSR-EMRB，引力爆发辐射应从银河系中心和星团中心都可以检测到，并且这种辐射不会有意义地影响脉冲星定时信号，从而使PSR-EMRB保持强场GR的"干净"试验台。
2020-05-05 astro-ph.HE
The Synchrotron Emission Mechanism in the Recently Detected Very High Energy Radiation from the Crab Pulsar
对最近发现的蟹状星云脉冲星的甚高能脉冲辐射进行了解释。考虑到蟹状星云脉冲星的光学和VHE谱的辐射峰值在同一相位的事实，我们认为这种宽带辐射的来源是空间局域的。结果表明，提供MAGIC切伦科夫望远镜结果的唯一机制应该是同步辐射。我们发现，在磁层正负电子等离子体中，由于回旋不稳定性，俯仰角变得不为零，这导致了有效的同步加速机制，并在轻圆柱尺度上得到加强。我们还估计VHE辐射光谱指数等于-1/2。
2009-08-08 astro-ph.HE
Searching for curvature pion radiation from protons in strongly magnetized pulsars
通过使用相当保守的估计，最简单的极冠模型的基础上，我们搜索的ATNF脉冲星目录强磁化的恒星，可以加速相对论质子曲率π介子生产阈值。最好的候选者是16 ms脉冲星J 0537 -6910，但相应的特征参数$χ=a/m_p$太小，无法给出可观测信号的来源。我们表明，周期$P\approx 1\,$ ms的类星体，表面极性磁场$B \approx 10^{12}$ G是必需的，以诱导可检测的曲率π辐射加速质子在磁层。还考虑了其他一些排放过程。
2011-08-21 astro-ph.HE
Exploring the energy-dependent radiation properties in dissipative magnetospheres with Fermi pulsars
根据最近的数值模拟结果，认为光柱外的赤道电流片是高能辐射的最有希望的位置。我们利用FIDO磁层曲率辐射计算方法研究了脉冲星的光变曲线和能谱。用谱算法构造了在LC内部具有近无力区而在LC外部具有有限但高电导率的FIDO磁层。通过对加速电场和曲率辐射损失影响下的粒子轨道积分，研究了脉冲星高能辐射特性。作为应用，我们将预测的光变曲线和能谱与Fermi 2PC星表中的蟹状星云和船帆座星云的光变曲线和能谱进行了比较。我们发现，用FIDO模型可以很好地再现蟹状星云和船帆座星云的光变曲线和能谱的观测特征。
2021-01-12 astro-ph.HE
On high frequency Cherenkov-type radiation in pulsar magnetospheric electron-positron plasma
研究了带电粒子在弯曲磁场介质中的发射过程。这种机制结合了传统切伦科夫和曲率发射的特点。因此，折射率大于1的介质的存在对于发射至关重要。本文考虑了上述机制产生的高频辐射。所产生的波是类似真空的电磁波，并且可以直接离开介质。因此，这种发射机制可能对脉冲星X射线和伽马射线发射产生的问题很重要。
2014-08-13 astro-ph.HE
Radio pulsars with expected gamma radiation and gamma pulsars as pulsating radio emitters
脉冲星作为高能致密射电、X射线和伽马射线源，在天体物理学中起着至关重要的作用。我们以前的工作表明，费米γ射线空间望远镜板上的大面阵望远镜（LAT）发现的脉冲γ源射电星在光柱附近有很高的磁场值，比射电星的磁场强2 ~ 3个数量级：$\log B_{lc}$（G）分别为3.60-3.95和1.75。此外，它们的自转能量损失也比主射电星系群的相应值平均高三个数量级：$\log \dot E$（erg/s）= 35.37-35.53和32.64。找到了γ射线光度与射电光度之间的相关性，从而可以从所有已知的射电天体集合中，以较高的概率选择出可被探测为γ射线天体的天体。我们给出了这类射电天体的清单，并建议从这些天体中寻找γ辐射。另一方面，已知的伽玛射线源星表中包含了一些目前还不被称为射电射线源的源。它们中的一些具有较大的伽马光度值，根据所获得的相关性，我们可以预期这些物体会发出明显的无线电辐射。我们给出了这样的恒星的列表和预期的通量密度，以寻找频率为1400和111 MHz的辐射。
2017-12-17 astro-ph.HE
Pulsar gamma-ray emission in the radiation reaction regime
自费米/LAT和大气切伦科夫望远镜时代以来，已知的是，双星会发射高能和极高能光子，在MeV-GeV范围内，有时高达TeV。到目前为止，还不清楚这些光子是在哪里以及如何产生的。然而，伽马射线光子需要粒子加速到超相对论速度。本文在辐射反应极限下计算了轻子在任意强电磁场中的单粒子轨道。在这幅图中，粒子的速度只取决于我们假设遵循真空偶极旋转器的局部电磁场。从这个速度场，我们计算曲率辐射谱和光变曲线。然后，推导出的天空地图和相位分辨光谱占现实的脉冲星周期和磁场强度。脉冲星磁层内的大部分辐射发出的发射网站，然后本地化。对于毫秒和正常的脉冲星的标准参数，我们表明，在频谱中的突破发生在几个GeV的费米/LAT第二脉冲星目录的协议。一个有代表性的相位分辨光谱和天空图的样本。需要十分之几到几千的对多重性来解释总的伽马射线光度。此外，根据几何形状，单峰或双峰的光变曲线被发现。我们的模型表明，最低限度的假设已经能够再现脉冲星发射的显着特点。
2019-01-31 astro-ph.HE
Resonance nonlinear reflection from neutron star and additional radiation components of Crab pulsar
蟹状星云中脉冲星辐射的附加高频分量被认为是与中子星表面非线性反射的表面电磁波共振的结果，这种受激散射包括入射场在表面产生周期性起伏，相对论正电子辐射在起伏上衍射，它们在极隙的加速电场中从磁层飞向恒星。
2018-10-04 astro-ph.HE
New Features of the Pulsar B0950+08 Radiation at the Frequency of 111MHz
给出了脉冲星B 0950 +08的长期观测结果。这些观测是在LPA射电望远镜上以111 MHz的频率从2016年1月到2019年5月（450天）进行的。这颗脉冲星的辐射具有很强的可变性，其信噪比变化达数百倍。部分长时间的通量密度变化可以用星际介质中的折射折射来解释。证实了间脉冲（IP）和主脉冲（MP）之间存在辐射。它比高频更强大。我们在2017年8月1日探测到了不寻常的脉冲间和前体（Pr）辐射。在强65脉冲的基础上，我们发现了激电能量与Pr之间以及激电相位与Pr-激电距离之间的相关性。结果表明，该脉冲星观测到的特殊性可以在对准转子模型的框架内得到解释。我们估算了从中子星中心到辐射水平的距离。初始周期的计算值为0.2秒，这意味着并非所有的雷达都具有毫秒周期。脉冲星的大年龄（680万年）和它的磁矩与自转轴之间的小角度（小于20 $^{\circ}$）证实了脉冲星演化为一条直线的建议。
2022-03-03 astro-ph.HE
A model for gamma-ray binaries, based on the effect of pair production feedback in shocked pulsar winds
我们分析了伽玛射线双星的模型，包括一个大质量的恒星和脉冲星与超相对论风。我们认为，从高能粒子的辐射，加速在脉冲星风终止冲击，并通过生产的次级电子-正电子对风反馈这种辐射。我们表明，对反馈限制了脉冲星风的洛伦兹因子，并创建了一个人口非常活跃的对，其辐射可能是负责所观察到的伽马射线信号。
2016-06-03 astro-ph.HE
Population study for gamma-ray pulsars: (III) Radiation characteristics and viewing geometry
我们已经进行了银河系人口的恒星和$γ$射线观测的Monte-Calro模拟。本文采用外隙模型描述$γ$射线的辐射过程，研究了辐射特性与磁倾角$(α)$和地球视角（$ζ$）的关系。在我们的模型中，$γ$射线通量和光谱截止能量随着倾角和视角偏离$90^{\circ}$而趋于减小。100 MeV以上出现的光谱变得柔和，对于$ζ\rightarrow 90^{\circ}$具有光子指数$p\sim 1.8-2$，对于$ζ\ll 90^{\circ}$具有光子指数$p\sim 1.2-1.3$。模拟结果表明，具有较大倾角（$α=70-90^{\circ}$）和较大视角（$ζ=70-90^{\circ}$）的双星被$Fermi$ $γ$射线望远镜优先探测到，因此观测到的$γ$射线双星脉冲轮廓具有双峰结构而不是单峰。在模拟中，大多数$γ$射线毫秒射电星被归类为射电宁静$γ$射线射电星，因为它的射电通量在主要射电巡天的灵敏度之下。即使我们将射电灵敏度提高10倍，由$Fermi$十年观测所探测到的射电选择毫秒双星的数量仍然远远少于预期的$γ$射线选择毫秒双星，这表明射电安静毫秒双星必须对$Fermi$未识别源和/或$γ$射线背景辐射做出贡献。低能$γ$射线脉冲星PSR J 0659 +1414的独特辐射性质可以用我们提出的观测几何为$α\sim ζ=40^{\circ}-50^{\circ}$的能隙…
2011-04-01 astro-ph.HE
Modeling the Multi-wavelength Radiation Properties in Pulsar Dissipative Magnetospheres
该研究针对脉冲星耗散磁层的多波段辐射特性，结合无力与亚里士多德电动力学模拟磁层并计算辐射，成功复现三颗脉冲星的多波段观测趋势。
2024-03-10 astro-ph.HE
Bunching Coherent Curvature Radiation in Three-Dimensional Magnetic Field Geometry: Application to Pulsars and Fast Radio Bursts
射电星和快速射电暴的极高亮温要求它们的辐射机制是相干的。聚束的相干曲率辐射作为射电暴和FRB的机制已经讨论了很长时间。假设脉冲星磁层中已经产生了聚束，我们计算了三维磁场几何条件下的相干曲率辐射谱。不同于以往的作品假设平行的轨迹和单能量的电子的能量分布，我们考虑了一个聚束，其特征在于它的长度，曲率半径的轨迹族，聚束张开角，和电子的能量分布。我们发现，聚束的曲率辐射谱具有多段破缺幂律的特征，其破缺频率取决于聚束特性和轨道结构。我们还强调，在脉冲星磁层中，只有净电荷相对于背景（Goldreich-Julian）流出的波动才能对相干辐射做出贡献。我们应用这个模型来约束观测到的光谱的恒星和FRB。对于一个典型的脉冲星（$B_p=10^{12}~{\rm G}$，$P=0.1~{\rm s}$），净电荷$δn_{\rm GJ}\sim 0.1 n_{\rm GJ}$的小波动可以提供可观测的通量。对于FRB，由于其突变性质，波动的净电荷可能更大。对于$δn_{\rm GJ}\sim n_{\rm GJ}$，需要一个具有强磁场和快速旋转的中子星来为自旋下降动力模型中的FRB提供动力。在宇宙梳模型中，这个要求不那么严格，这要归功于更大的截面和由梳理磁层的外部天体物理流形成的压缩电荷密度。
2018-10-03 astro-ph.HE
Perspectives on Gamma-Ray Pulsar Emission
脉冲星是跨越电磁波谱的强大辐射源。本文重点介绍了非热，磁层脉冲星伽玛射线辐射的一些理论见解。这些进展是由NASA在2008年中期发射的费米任务推动的。费米望远镜上的大面积望远镜（LAT）提供了年轻和中年恒星极冠和槽隙/外隙加速区的区分。高度识别使用最高能量的脉冲星光子将得到解决，将在LAT波段的主要辐射机制的光谱解释，连接到两个极帽/槽间隙和外部间隙的情况。重点将主要放在曲率辐射和磁对的产生，包括可能提供磁层加速潜力探测的人口趋势。
2010-12-03 astro-ph.HE
Search for weak components in pulsar radiation
本文基于PUMPS项目110 MHz观测数据，在96颗高信噪比脉冲星中搜寻主脉冲外弱成分，发现PSR J1543+0929具有三成分轮廓且几乎全周期辐射，并在PSR J2234+2114中探测到距主脉冲53°的前兆辐射。
2025-03-11 astro-ph.HE
The modelling of pulsar magnetosphere and radiation
本文综述脉冲星高能γ射线观测与磁层电动力学研究进展，介绍含粒子加速与辐射的等离激元填充磁层数值模拟成果，指出多波段联合建模可进一步约束磁层相关物理参数。
2024-03-10 astro-ph.HE
How Pulsars Shine: Poynting Flux Annihilation
最近对脉冲星的解（虽然可能是正确的，因为它与弱脉冲星的现象学相一致，没有一个可调的）由于大量的数值计算而有点不令人满意。在这里，脉冲星的主要特征--（i）无力区的存在，（ii）由非无力辐射区限制，（iii）碰撞的坡印廷通量湮灭为曲率辐射--被再现为精确解相同的脉冲星方程，但几何形状要简单得多。
2014-02-06 astro-ph.HE
Very high energy emission of Crab-like pulsars driven by the Cherenkov drift radiation
本文研究了Cherenkov漂移波对磁层电子分布反馈驱动的类蟹状星云中甚高能辐射的产生。我们发现，不稳定的切伦科夫漂移模式导致准线性扩散（QLD），保持俯仰角不消失，这反过来又维持同步加速器机制。考虑到类克拉布星系，它已被证明，切伦科夫漂移不稳定性（ChDI）的增长率是相当高的，表明该过程的高效率。通过对典型参数的机理分析，发现极紫外到硬$X$ -射线的切伦科夫漂移辐射与GeV波段的VHE同步辐射有很强的相关性。
2015-11-05 astro-ph.HE
Efficiency of Synchrotron Radiation from Rotation-Powered Pulsars
同步辐射被广泛认为是旋转驱动的光子晶体在光学和X射线波段的脉冲非热辐射的来源。本文研究了脉冲星磁层中产生的电子和正电子对所发射的同步辐射，以限制坡印亭通量到粒子能流的能量转换效率。我们模拟了两个对的产生过程，在年轻的$γ$射线双星（$\lesssim10^6$ yr）中有效工作的双光子碰撞，以及在老双星（$\gtrsim10^6$ yr）中提供对的主要过程磁对的产生。利用解析模型，我们推导出最大同步辐射亮度作为能量转换效率的函数。通过与观测结果的比较，我们发现，尽管我们对同步辐射亮度的增大作了一些乐观的假设，但在磁层中，加速粒子的能量转换效率应该是一个统一的数量级。为了解释低自旋亮度恒星$L_{\rm sd}\lesssim10^{34}$ erg s $^{-1}$的非热X射线/光发射的亮度，非偶极磁场分量在发射区应占主导地位。对于具有$L_{\rm sd}\lesssim10^{35}$ erg为$^{-1}$的$γ$射线辐射源，观测到的$γ$射线与X射线和光通量比远高于曲率与同步辐射之间的通量比。我们讨论了一些可能性，如共存的多个加速器在磁层的建议，从最近的数值模拟结果。获得的最大光度值将有助于在X射线和光学波段选择观测目标。
2017-02-11 astro-ph.HE
X-ray Emission from Middle-Aged Gamma-Ray Pulsars
脉冲星磁层中产生的电子/正电子发射同步辐射，这被广泛认为是从脉冲星探测到的非热X射线发射的起源。粒子是由磁层中加速粒子发出的曲率光子产生的。这些曲率光子被探测为来自年龄为$\lesssim10^6$ yr的恒星的脉冲$γ$射线发射。利用$γ$射线观测和分析模型，我们对同步辐射作为非热X射线发射机制的作用进行了严格的限制。在大多数中年恒星（$\sim10^5-10^6$ yr）中，由于磁层中光子-光子对的产生效率较低，我们发现同步辐射模型很难解释观测到的非热X射线发射。
2015-03-02 astro-ph.HE
Evidence for magnetospheric effects on the radiation of radio pulsars
我们已经进行了最大的调查，迄今为止的起源阶段解决，明显RM变化的极化信号的射电望远镜。从一个样本的98颗星的基础上，在1.4 GHz的观测与帕克斯射电望远镜，我们仔细量化的测量RM的系统和统计误差。共有42个样品显示出显著的相位分辨RM变化。我们表明，磁层和散射效应可以导致这些明显的变化。有一个明确的复杂的配置文件之间的相关性和RM的变化程度，除了从法拉第定律的偏差。因此，我们得出结论，散射不能是RM变化的唯一原因，并显示磁层效应占主导地位的明确的例子。如果有足够的信噪比，这种效应很可能会出现在所有的无线电发射机中。这些特征提供了一个工具，以探测无线电发射通过磁层的传播。
2018-11-30 astro-ph.HE
Non-magnetic Pulsar Emission Mechanism
一般认为，脉冲星的磁场将其大部分旋转能量损失转化为辐射。在本文中，我们提出了另一种发射机制，其中既不涉及脉冲星的旋转能量，也不涉及其磁场。这里提出的发射机制是基于这样的假设，即脉冲星物质只有在相对于周围介质以超过某个阈值的速度运动时才是稳定的。速度降低到这个阈值以下会导致物质衰变并发射电磁辐射。结果表明，在简单的驱动条件下，脉冲星表面形成了脉冲星粒子速度下降到任意小值的衰减区。它还表明，对于大多数的观测器已测量的横向速度，这样的条件是很可能的。因此，脉冲星辐射带走的不是脉冲星的转动能量，而是它的质量，而转动能量的大小不起任何作用。在文章的最后，我们讨论了脉冲星可能发生短周期进动的原因。
2021-02-24 astro-ph.HE
Towards Modelling AR Sco: Calibration -- Reproducing High-Energy Pulsar Emission and Testing Convergence to Aristotelian Electrodynamics
本研究通过回旋相位分辨模型重现Vela脉冲星10%磁场强度下的高能辐射图与能谱，验证了向亚里士多德电动力学辐射反作用极限的收敛，并强调了E×B漂移在粒子轨迹和辐射计算中的重要性。
2025-06-12 astro-ph.HE
Pulsar current sheet Cerenkov radiation
充满等离子体的脉冲星磁层包含薄电流片，其中带电粒子通过磁重联加速，以超相对论速度行进。另一方面，磁层中更规则的无力区域的等离子体频率几乎精确地停留在射频的上限上，由于强磁场，回旋频率要高得多。这种结合产生了一种特殊的情况，即射频波可以以亚光速传播而不会消失。因此，这些条件有利于来自电流片的切伦科夫辐射，这可能是一种相干的无线电发射机制。在本文中，我们的目标是提供一个肖像的相关过程中，并表明，这种机制可能会占一些最显着的特点，所观察到的无线电信号。
2018-02-27 astro-ph.HE
Large-scale flow dynamics and radiation in pulsar gamma-ray binaries
几个伽马射线双星显示出扩展的X射线发射，这可能与外流与介质的相互作用有关。其中一些系统是，或者可能是，高质量的双星，里面有年轻的非吸积双星，恒星风和脉冲星风在其中碰撞，产生强大的外流，应该在周围介质的某个点终止。这项工作研究的演变和终止，以及相关的辐射，在高质量的双星托管强大的恒星产生的冲击风流。一个表征，以前的数值计算工作的基础上，给出了恒星/脉冲星风的相互作用。然后，分析研究了冲击流的进一步演化及其对周围介质的动力学影响。最后，预期的非热发射从流动终端激波，可能占主导地位的发射区域，计算。冲击风结构，最初强烈不对称，成为一个准球形，超音速膨胀的泡沫，其能量来自脉冲星和质量来自恒星风。这个气泡最终在~pc尺度上与环境相互作用，产生反向冲击，有时是正向冲击。非热轻子辐射在反向激波中是有效的。无线电辐射预计是微弱的，而X射线可以很容易地达到可检测的通量。在非常低的磁场和大的非热发光度下，伽马射线也可能是重要的。我们的结论是，恒星/脉冲星风相互作用的复杂性很可能是平滑的二元系统，风混合流加速，并最终终止在一个强大的反向冲击外。这种冲击波可能是在某些双星系统中观测到的扩展X射线的背后。对于非常强大的脉冲星，部分未受冲击的脉冲星风可能直接与大尺度环境相互作用。
2011-10-14 astro-ph.HE
On the very high energy (>25GeV) pulsed emission in the Crab pulsar
我们研究了最近探测到的蟹状星云脉冲星的甚高能脉冲辐射。根据观测证据，观测到的发射峰（> 25 GeV）与光谱处于同一相位。考虑到回旋不稳定性，我们表明，俯仰角成为非零导致有效的同步机制附近的轻圆柱表面。发射的相应光谱指数等于-1/2。通过对逆康普顿散射和曲率辐射的研究，认为上述机制对MAGIC探测到的VHE辐射没有贡献。
2009-07-11 astro-ph.HE
A phase-resolved Fermi-LAT analysis of the mode-changing pulsar PSR J2021+4026 shows hints of a multipolar magnetosphere
本研究利用13年多Fermi-LAT数据相位分辨分析射电宁静脉冲星PSR J2021+4026的模式变换，证实2020年新变换，发现流量与能谱、脉冲轮廓的关联，提出含四极分量的多极磁层模型解释多波段变率。
2024-03-12 astro-ph.HE
High-energy radiation from the pulsar Equatorial Current Sheet
Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Research Center for Astronomy and Applied Mathematics, Academy of Athens（雅典科学院天文与应用数学研究中心）
本文基于脉冲星磁层中赤道电流层的高能辐射产生机制，提出了一种基于第一性原理的新方法，通过理想力自由解确定电流层形状和外部磁场，并考虑耗散时的额外电场和磁场成分，以生成高能辐射的现实天空图，并与PIC模拟结果进行比较。
2026-05-20 astro-ph.HE
Beaming of polarized radiation in subcritical X-ray pulsars
Ioffe Institute（约费研究所）；Space Research Institute RAS（俄罗斯科学院空间研究所）；Mullard Space Science Laboratory, University College London（伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室）；University of Oxford（牛津大学）
研究亚临界X射线脉冲星中辐射束射机制，通过数值求解流体动力学与辐射传输方程，考虑共振Compton散射和真空极化，分析不同吸积率、光子能量和极化状态下的束射模式及光变曲线。
2026-04-01 astro-ph.HE
Modeling high-energy pulsar lightcurves from first principles
目前的伽马射线光变曲线模型在粒子加速和辐射的精确位置上存在很大的不确定性。在这里，我们提出了一种尝试，以减轻这些困难，通过解决电磁结构的倾斜磁层，粒子加速，辐射自洽的发射，使用三维球形粒子在细胞模拟。我们发现，低能辐射是来自光柱内极帽区的同步曲率辐射。相比之下，高能辐射是同步辐射，它完全来自Y点和赤道电流片，在那里相对论性磁重联加速粒子。在大多数情况下，合成的高能光变曲线包含两个峰值，当电流片扫过观察者的视线时形成。我们在电流片的发射模式中发现了焦散线的明显证据。高密度的解决方案可以提出两个额外的次级峰，从高能粒子在风区加速附近的电流片的重连诱导流。高能辐射效率敏感地依赖于视角，并随着脉冲星倾角的增大而减小。高能辐射集中在赤道区域，大部分脉冲星自旋下降在那里释放和消散。这些结果对伽玛射线脉冲星数据的解释具有重要意义。
2016-01-13 astro-ph.HE
Modelling energy-dependent pulsar light curves due to curvature radiation
脉冲星在整个电磁波谱上发射脉冲辐射，其光变曲线现象强烈依赖于能量。这也适用于伽马射线波段。费米大面积望远镜在GeV波段和地基切伦科夫望远镜在TeV波段的持续探测（例如，蟹状星云和船帆座星云的能量超过1 TeV），这对我们理解脉冲星磁层的电动力学和局部环境提出了重要的问题。我们对依赖于能量的光变曲线进行建模（作为几何形状的函数，例如，脉冲星倾角和观测者角度）。我们将讨论粒子轨迹的曲率半径的精确计算及其对预期光变曲线形状的影响，以及磁层中光变曲线峰值的起源。我们的建模应有助于区分不同的发射机制，以及通过比较我们的预测多波长数据约束发射几何。
2018-11-28 astro-ph.HE
Synchrotron X-ray emission from old pulsars
我们利用同步辐射作为观测到的老恒星（$\gtrsim1-10$ Myr）的非热X射线辐射来研究其磁层中的粒子加速。我们假设观测到的X射线谱的幂律分量是由磁层中电子和正电子的同步辐射引起的。我们考虑了X射线发射粒子的两种对产生机制：磁对产生和光子-光子对产生。高能光子通过加速粒子的曲率辐射而发射出来，这些光子点燃了对的产生。我们使用辐射转移的解析描述和估计的同步辐射的光度。我们发现，对于自旋光度为$L_{\rm sd}\lesssim10^{33}$ erg s $^{-1}$的中子星，粒子加速和非热X射线发射的位置都在距离产生磁对的中子星中心$\lesssim10^7$ cm以内.对于具有自旋向下光度$L_{\rm sd}\lesssim10^{31}$ erg s $^{-1}$的双星如J 0108 -1431，即使考虑到强的小尺度表面磁场结构的存在，同步辐射也难以解释观测到的非热分量。
2014-06-27 astro-ph.HE
Lower bounds of altitudes for pulsar $γ$-ray radiation
脉冲星辐射位置的观测确定对于检验脉冲星辐射模型具有重要意义。强磁场中的单光子对产生（$γ-e^{+}e^{1}$）是脉冲星辐射机制中重要的物理过程之一。脉冲星表面附近具有足够能量的光子将被磁层吸收，并且这些GeV $γ$射线光子的吸收光学深度通常很大。本文考虑了像差效应、转动效应和广义相对论效应，计算了$γ$射线光子的$γ$ -B光学厚度。然后，我们使用导出的光学深度，以确定辐射高度的下限与给定的能量的光子。作为算例，计算了能量为5GeV ~ 1 TeV的蟹状星云脉冲星辐射高度的下界。
2010-09-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic-distortion-induced ellipticity and gravitational wave radiation of neutron stars: millisecond magnetars in short GRBs, Galactic pulsars, and magnetars
中子星由于磁畸变而可能产生非轴对称形变，是地基干涉测量探测器的连续引力波（GW）源。经过几十年的搜索，使用现有的GW探测器，没有证据表明GW信号来自任何脉冲星。椭圆率的上限越来越严格地限制在银河系的恒星上。在这项工作中，我们使用的椭圆率推断从假定的毫秒磁星在短伽马射线暴（SGRB），以估计其可探测性目前和未来的GW探测器。对于从SGRB数据推断的$\sim 1$ ms磁星，高级LIGO（aLIGO）和爱因斯坦望远镜（ET）的探测视界分别为$\sim 30$ Mpc和$\sim 600$ Mpc。利用SGRB毫秒磁星的椭圆率作为刻度，在假设椭圆率是磁畸变引起的情况下，我们估算了银河系中的毫秒磁星和磁星的椭圆率和引力波应变。我们发现，该结果与aLIGO O 1对银河系恒星和磁星的零探测结果是一致的。我们进一步预测，GW信号从这些恒星/磁星可能无法检测到目前设计的aLIGO探测器。ET检测器可能能够检测来自这些天线中的一些天线的一些相对低频的信号（$<50$ Hz）。受其设计灵敏度的限制，eLISA探测器似乎不适合探测来自银河系恒星和磁星的信号。
2017-07-05 astro-ph.HE
Radiative damping and emission signatures of strong superluminal waves in pulsar winds
我们分析的阻尼辐射反应和康普顿阻力的强，超光速电磁波的背景下，脉冲星风。通过估计效率和特征辐射频率来找到相关的辐射特征。将这些估计应用到含有PSR B1259-63的伽马射线双星，我们表明，费米-LAT观测到的GeV耀斑可以理解为逆康普顿发射的粒子散射光子从伴星，如果脉冲星风终止冲击获得的超光速波的前兆约30天后，近星点。这将风的质量负载因子$μ=L/\dot{N}mc^2$（其中$L$是光度，$\dot{N}$是电子和正电子的损失率）限制为大约$6\times 10^4$。
2013-08-12 astro-ph.HE
Core and Conal Component Analysis of Pulsar B1933+16 --- Investigation of the Segregated Modes
射电脉冲星B1933+16是阿雷西博天空中最亮的核心辐射主导的脉冲星，在这里，我们进行了全面的高分辨率偏振研究其辐射在1.5和4.6 GHz。在1.5 GHz时，极化在很大程度上与$α$和$β$值为125和-1.2 $^{\circ}$的双折射矢量模型相兼容，从而可以用主极化模式和次极化模式识别纤芯和锥形区域，并且可以用非常传播模式和普通传播模式识别纤芯和锥形区域。偏振模式分离的配置文件表明，核心是由两个部分，我们与较晚的X-模式和较早的O-模式发射。对核心下的广泛微观结构的分析表明，它们与早期研究的其他恒星的大部分锥形辐射具有相似的时间尺度。畸变/延迟分析是可能的锥状和核心辐射，并显示平均物理发射高度约200公里。与其他核锥类星体的比较表明，核和锥发射来自类似的高度。假设内真空间隙模型，我们注意到，在这些发射高度上，观测到的辐射频率$ν_{obs}$小于等离子体频率$ν_p$。在满足$ν_{obs} < ν_{p}$条件的情况下，我们得到了与相干曲率辐射理论相一致的射电辐射特性。然而，核心和锥形发射之间存在的差异，在其几何位置的脉冲，偏振和调制特性尚未被理解。
2016-05-17 astro-ph.HE
Hydrodynamical simulation of the structure of the X-ray pulsar accretion channel: accounting for resonant scattering
本文构建考虑共振散射的亚临界X射线脉冲星吸积通道自洽辐射流体动力学模型，揭示磁场对辐射减速效率的影响，并给出回旋线方向依赖及共振附近30–40%的线偏振度。
2023-11-29 astro-ph.HE
X-ray/GeV emissions from Crab-like pulsars in LMC
本文讨论了大麦云云中类蟹状星云PSR ~ J 0537 -6910和PSR ~ J 0540 -6919的X射线和γ射线辐射。Fermi-LAT观测分辨了这两颗恒星的γ射线辐射，并发现PSR~ J 0540 -6919的脉冲辐射。观测到PSR~ J 0540 -6919的X射线/γ射线能带的总脉冲辐射效率为$η_{J0540}\sim 0.06$（4 $π$ sr），约为蟹状星云脉冲星的$η_{Crab}\sim 0.006$的10倍。虽然PSR~ J 0537 -6910在目前已知的中子星中具有最高的自旋下降功率，但观测到的X射线发射效率比PSR~ J 0540 -6919小大约两个数量级。本文主要讨论这三种高能类蟹状星云辐射效率差异的原因。我们讨论电子/正电子加速和高能发射过程中的外间隙模型。通过求解具有偶极磁场的外间隙结构，我们发现辐射效率随着磁轴与旋转轴之间倾角的增大而减小。为了解释脉冲轮廓和辐射效率的差异，我们的模型表明PSR~ J 0540 -6919的倾角比蟹状星云脉冲星的倾角小得多（这里我们假设两颗蟹状星云的倾角都是$α<90^{\circ}$）。另一方面，我们推测PSR ~ J 0537 -6910和J 0549 -6919之间辐射效率的差异主要是由地球视角的差异引起的，并且我们看到PSR~ J 0537 -6910具有从自旋轴测量的地球视角$ζ>>90^{\ci…
2016-12-01 astro-ph.HE
Gamma-Ray Light Curves from Pulsar Magnetospheres with Finite Conductivity
利用三维有限电导率脉冲星磁层模型研究了γ射线脉冲星光变曲线的形状。这些模型，涵盖了整个频谱之间的真空和力免费磁层的解决方案，第一次提供映射的GeV发射更现实的，耗散的脉冲星磁层。为此，我们产生模型光变曲线以下两种不同的方法：（a）我们采用的发射模式的槽和外间隙模型的磁场几何形状的磁层具有不同的电导率σ。(b)我们定义了不同σ的磁层中辐射粒子的实际轨迹，计算了它们在磁层电场和曲率辐射反应影响下的洛伦兹因子，并据此计算了辐射强度。由这些处方得到的光变曲线对σ值非常敏感，特别是在第二种方法中。虽然这些结果仍然不自洽，但在理解脉冲星γ辐射的物理学方面向前迈出了一步。
2012-05-25 astro-ph.HE
Ultrahigh-energy Gamma-Ray Radiation from the Crab Pulsar Wind Nebula
蟹状星云的高能伽马射线辐射是来自轻子过程还是强子过程一直存在争议。本文分别用轻子模型和轻子-强子混合模型研究了蟹状星云脉冲星风的多波段非热辐射。然后利用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）抽样技术和抽样迹法，根据近期观测结果研究了模型参数的稳定性和合理性，得到了参数的最佳拟合值。最后，我们计算了蟹状星云中电子和质子产生的不同辐射分量。模拟结果表明，单带的纯轻子起源模型可以部分地符合部分实验数据（包括LHAASO报道的$\rm PeV$ γ射线辐射和从射电到甚高能γ射线波段的其他辐射），强子相互作用的贡献几乎不受约束.然而，我们发现强子过程也可能有贡献，特别是在能量范围超过$\rm PeV$。此外，可以推断，未来可能会观测到来自蟹状星云的更高能量信号。
2022-01-11 astro-ph.HE
Specific Features of Reflection of Radiation of a Compact Source Rotating about its Axis
双星系统中伴星的大气层对X射线脉冲星辐射的再处理可能会导致反射脉冲辐射，其脉冲周期在适当的条件下等于脉冲星的周期。在本文中的旋转的源-脉冲星-关于其轴上的参数，从而反射脉冲的影响进行了研究。该二元系统由球面反射屏和绕其轴均匀旋转的紧凑光源建模;光源的光束模式（BP）周期性地在屏幕表面上运行。辐射的屏幕被认为是无限窄的脉冲的时间和矩形脉冲。在这个模型中，计算了在某些方向上反射的脉冲的参数。通过考虑这个模型提供的主要结论是，反射脉冲的属性-它们的轮廓，以及到达观察者的时刻-基本上取决于光速和BP通过同伴表面的速度之间的相关性。研究了将所得结果应用于已知的X射线吸积动力双星和旋转动力双星的可能性。
2014-05-14 astro-ph.HE
A dynamical and radiation semi-analytical model of pulsar-star colliding winds along the orbit: Application to LS 5039
伽马射线双星是一种发射非热辐射的系统，其峰值能量超过1 MeV。一种解释它们发射的设想是，一颗脉冲星绕着一颗大质量恒星运行，恒星风和脉冲星风相互作用产生的冲击波使粒子加速。我们开发了一个半解析模型的碰撞风结构的非热发射，包括轨道运动的动力学效应。我们将该模型应用到一般情况下，LS 5039。该模型由一个一维发射体组成，其几何形状受轨道运动产生的科里奥利力的影响。两个粒子加速器被认为是：一个在两个风对峙的位置，和另一个在科氏力产生的翻转。同步加速器和逆康普顿发射的研究，占多普勒助推和吸收过程相关的大质量恒星。如果两个加速器都有相同的能量收支，那么大部分辐射来自科里奥利翻转区域和更远的区域，直到与双星系统的轨道分离。该模型使我们能够重现LS 5039的一些排放特征，但不是全部。特别是，MeV辐射可能太高，不能单独用我们的模型来解释，GeV通量被恢复，但不是它的调制，超过科里奥利营业额的无线电发射太低。预测的系统倾角是一致的脉冲星在二进制的存在。该模型在再现LS 5039的整体非热行为方面相当成功。一些改进建议，以更好地解释在这个源中观察到的现象，如占粒子再加速超过科里奥利营业额，未受冲击的脉冲星风发射，和三维扩展的发射器。
2020-07-01 astro-ph.HE
High Energy Radiation from Spider Pulsars
在过去的十年中，毫秒彗星（MSP）的数量已经大大增加。他们不仅数量不断增加，而且还揭示了他们的各种类别。在不同类别的MSP中，黑寡妇和红背的行为特别有趣。这些系统由一颗MSP和一颗轨道周期小于一天的致密双星中的低质量伴星组成。在这篇文章中，我们给出了这两类MSP的高能量性质的概述。介绍了黑寡妇和红背的最新目录，并对它们的X射线/ $γ$射线特性进行了评述。除此之外，我们还利用最新的八年费米大面积望远镜点源星表，比较了这两类MSP的$γ$射线性质。结果表明，从这些MSP中观察到的X射线和$γ$射线来自不同的机制。最后，我们还将提到用新方法研究这些蜘蛛星的未来前景以及即将到来的观测设施。
2019-12-15 astro-ph.HE
Synchro-curvature emitting regions in high-energy pulsar models
检测到的高能量辐射源的数量正在增长，因此，具有敏捷和物理相关的代码来一致地分析它是很重要的。在这里，我们更新我们现有的同步曲率辐射模型，包括一个更好的处理粒子注入，特别是在大螺距角粒子占主导地位的光谱，并通过实施一个快速和准确的最小化技术。后者允许在计算成本，需要测试模型的增强和应用模型到一个更大的脉冲星人口的一个很大的改善。我们成功地用X射线和$γ$射线数据拟合了样品。我们的研究结果表明，对于每一个发射粒子，它们的轨迹的空间范围，其中的俯仰角是大的，大多数检测到的X射线辐射产生的光柱的一小部分。我们还证实了这种新的方法，同步辐射是不可忽略的大多数伽玛射线天体检测。此外，我们认为J0357+3205和J2055+2539是MeV脉冲星候选者，并建议在该能带进行详尽的观测。
2022-08-10 astro-ph.HE
Particle acceleration and radiation in Pulsar Wind Nebulae
脉冲星风星云是自然界中最具相对论冲击的天体物理来源，也是我们唯一拥有PeV粒子直接证据的银河系来源。从粒子加速物理学的角度来看，这些事实使它们非常有趣，而且它们的接近性和亮度使它们成为不同类别相对论源共同的基本过程有更好的机会被理解的地方。我将讨论我们对脉冲星风星云物理学的理解程度，描述最近的进展，并强调主要的开放问题。我将主要关注粒子加速的问题，但是，正如我们将看到的，为了阐明这个过程的物理学，确定星云中等离子体的条件是很重要的。这些反过来只能通过PWN动力学和辐射的详细建模来约束。蟹状星云中的激波可能是已知的最有效的加速器，无论是从能量流转化为加速粒子（百分之几十）还是从最大能量（$\approx 10^{15}$ eV）来看。我将审查不同的机制，提出解释粒子加速和最近的限制来自合成发射图与多波长数据，包括变异性的比较。
2015-03-09 astro-ph.HE
A systematic synchro-curvature modelling of pulsar $γ$-ray spectra unveils hidden trends
通常认为，来自双星系的$γ$射线辐射主要是由加速粒子的同步曲率损失产生的。在这里，我们提出了一个系统的研究，所有目前报道的，高质量的费米-LAT脉冲星光谱数据。我们这样做是通过应用一个模型，遵循粒子动力学和一贯计算同步曲率辐射的排放。通过拟合观测数据的情况下，我们能够获得有关的平行电场，粒子发射的大部分检测到的辐射的典型的长度尺度，以及所涉及的粒子的数量的约束。该模型能很好地处理几十毫秒和年轻恒星的数据。通过将推断出的模型参数与观测到的时序特性相关联，发现了一些趋势。首先，辐射中不可忽略的一部分来自于对产生后不久垂直动量的损失。第二，电场与发射长度尺度的倒数和光柱处的磁场两者强烈相关，从而排除了在表面附近产生高能光子的模型。这些相关性统一了年轻和毫秒磁星在相同的物理场景下，并预测磁星本质上是$γ$ -射线安静通过同步曲率过程，因为磁层粒子没有加速到足以发射可检测的$γ$ -射线通量。
2015-07-14 astro-ph.HE
Spectral variation across Pulsar Profile due to Coherent Curvature Radiation
脉冲星轮廓的特点是两个不同的发射组件，核心和锥。脉冲星无线电发射波束的标准模型源自偶极磁场，将核心置于中心，由内外圆锥组件的同心层包围。与锥体相比，核心发射预期具有更陡的光谱。我们提出了一个详细的分析，在100 MHz和10 GHz之间的宽的频率范围内的核心和conal发射从一个大样本的53颗星的光谱之间的相对差异。可以看出，芯部比锥部陡得多，特别是在100 MHz和1 GHz之间，光谱指数$Δα_{core/cone}\sim$之间的相对差异为-1.0。此外，我们还发现外锥成分的光谱比内锥陡峭，光谱指数$Δα_{in/out}\sim$的相对差异为+0.5。谱从磁轴向开放场线区域边缘的平坦化随场线曲率的增加是带电孤子束的相干曲率辐射的自然结果，并解释了芯和锥之间谱的差异。此外，由于相对论性的光束效应，只有当辐射以窄角度$θ\leq 1/γ$射向观测者时才能看到，其中$γ$是流出等离子体云的洛伦兹因子。这限制了特别是来自外锥的发射，外锥与具有较大曲率的场线相关联，从而使光谱比内锥更陡。
2022-01-27 astro-ph.HE
Polarized radiation from an accretion shock in accreting millisecond pulsars using exact Compton scattering formalism
本文为吸积毫秒脉冲星开发了基于吸积激波热康普顿化的新发射模型，发现其偏振度低于汤姆逊散射模型，并利用IXPE模拟数据结合嵌套采样获取参数约束。
2023-09-05 astro-ph.HE
General relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of supercritical accretion onto magnetized neutron star; -modeling of ultra luminous x-ray pulsars
通过2.5维广义相对论辐射磁流体动力学模拟，我们证明了超临界吸积到非旋转，磁化中子星，其中偶极子场的磁场强度是$10^{10}$ G的恒星表面。我们发现超临界吸积流由吸积柱和截断吸积盘两部分组成。超临界吸积盘，出现在远离中子星的地方，在$\sim 3R_*$ cm附近被截断（$R_*=10^6$ cm是中子星的半径），在那里通过偶极磁场的磁压与盘的辐射压平衡。圆盘在截断半径附近的角动量通过偶极场的磁矩有效地向内传输，诱导中子星的自旋。估算的自旋上升速率$\sim -10^{-11}$ s s $^{-1}$与最近对超亮X射线天体的观测结果是一致的。在截断半径范围内，气体沿着偶极场落在中子星上，导致在南北半球上形成吸积柱。柱的净吸积率和光度分别为$\sim 66L_{\rm Edd}/c^2$和$\lesssim 10L_{\rm Edd}$，其中$L_{\rm Edd}$是爱丁顿光度，c是光速。我们的模拟支持一个假设，即超发光的X射线天体是由磁化中子星的超临界吸积提供动力的。
2017-07-26 astro-ph.HE
Very-high energy emission from pulsars
费米大面积望远镜（LAT）探测到的绝大多数恒星都显示出指数截止光谱，截止值落在几个GeV左右的窄带内。早期的光谱模型预测光谱截止能量高达100 GeV，假设曲率辐射。因此，在甚高能量（>100 GeV）范围内无法观测到双星。因此，VERITAS宣布探测到蟹状星云脉冲星的脉冲发射能量高达400 GeV（现在MAGIC探测到的能量高达1.5 TeV），这对我们理解蟹状星云的电动力学和局部环境提出了重要问题。H.E.S.S.现在已经探测到船帆座脉冲星的脉冲发射，其能量低至数十GeV，这是第二颗被地面切伦科夫望远镜探测到的脉冲星。VERITAS和MAGIC也获得了Geminga脉冲星的深上限。我们将回顾VHE脉冲星科学的最新发展，包括最新的观测，改进和扩展辐射模型和磁场结构的概述，以及新的辐射机制的实施。这将有助于我们了解从蟹状星云脉冲星检测到的VHE发射，并预测其他恒星的VHE发射水平，这对即将到来的CTA非常重要。
2016-07-21 astro-ph.HE
Pulsar Emission Physics: The First Fifty Years
自从发现太阳星以来的过去50年里，我们对太阳星在哪里以及如何发射我们观察到的辐射的理解经历了重大的修正。高能辐射的位置和机制与粒子加速的位置密切相关。发射模型的发展推动了越来越灵敏的望远镜的发展，特别是在高能望远镜上。我将回顾脉冲星发射建模的历史，从早期的极冠间隙，到外磁层的外部间隙和槽隙，再到目前全球磁层模拟的时代，这些模拟将大多数加速和高能发射定位在电流片中。
2017-12-06 astro-ph.HE
