Electron positron pair flow and current composition in the pulsar magnetosphere
我们对脉冲星磁层进行了从头算粒子模拟，电子-正电子等离子体仅产生于靠近中子星表面的区域。我们研究了磁层如何从真空过渡到一个几乎没有力的配置。我们比较所得到的力免费的配置与粒子注入无处不在，以及宏观力免费模拟的PIC模拟中获得的。我们发现，尽管两种PIC解具有相似的电磁场结构和电流密度分布，但它们具有不同的粒子密度分布。事实上，在从表面溶液注入时，电子和正电子只沿着部分返回电流区域逆流，大多数粒子离开磁层而不返回恒星。我们还发现，在外磁层的对生产是不关键的充满整个磁层等离子体。通过分析粒子运动轨迹，研究了支撑全局电磁位形的电流密度分布是如何形成的。我们发现，电子通过穿过磁场线而沉淀到光圆柱内部的返回电流层，正电子通过穿过磁场线而沉淀到光圆柱外部的电流片上，从而形成了整体电动力学所要求的电荷密度分布。此外，在靠近Y点的区域中存在被捕获的电子群。另一方面，能量最大的正电子在Y点附近被加速。这些过程可能具有观测特征，通过进一步的建模工作，将有助于将这种特定的磁层配置与其他配置区分开来。
2018-03-03 astro-ph.HE
3+1 Magnetodynamics
在相对论恒星的磁层研究中，磁动力学（或称无力简并电动力学）被认为是一个非常有用的近似。本文讨论了可用于研究黑洞磁层的各种形式的磁动力学方程。特别是，我们专注于3+1方程，允许弯曲和动态时空。
2011-08-30 astro-ph.HE gr-qc
High-Energy Photon Opacity in the Twisted Magnetospheres of Magnetars
磁星是一种中子星，其特征是表面磁场很强，通常超过44.1太高斯的量子临界值。高能光子在其磁层中的传播可以通过量子电动力学过程如光子分裂和磁对产生而衰减。在本文中，我们计算了由于光子分裂和对创建的光子发射在磁星的磁层中的任何地方的不透明度。轴对称，扭曲偶极子场配置嵌入史瓦西度规处理。本文计算了光子在弯曲时空中传播到无穷远的最大能量。特别强调的情况下，光子产生沿磁场环路和/或在极地地区，这些情况下直接涉及到共振逆康普顿散射模型的硬X射线发射磁星和康普顿软γ射线发射从巨大的耀斑。我们发现，磁层扭曲的增加提高或降低光子不透明度，这取决于两个发射场所，以及场线拉直和场强增强之间的竞争。因此，考虑到硬X射线爆发和磁星持续的“尾部”发射的隐含光谱透明度，光子分裂的考虑限制了它们的发射区域位置和磁层的扭曲角;这些限制可以通过未来的软伽马射线望远镜（如COSI和AMEGO）来探测。扭曲的包含通常会增加光子对创建的不透明体积，超过其阈值，除非光子在极区发射并近似平行于场。
2022-09-30 astro-ph.HE
Relativistic Alfvén Waves Entering Charge Starvation in the Magnetospheres of Neutron Stars
中子星的不稳定性可以在其磁层中产生阿尔文波。沿着弯曲磁场线的传播强烈地剪切波，增加其电流$j_{\rm A}$。我们导出了波矢$\boldsymbol{k}$的演化和$j_{\rm A}$的增长的解析表达式。在强剪切状态下，$j_{\rm A}$可超过背景$e^{\pm}$等离子体可支持的最大电流$j_{0}$。我们调查这些“电荷饥饿”波，首先使用一个简化的双流体分析模型，然后与第一性原理动力学模拟。我们发现，阿尔文波继续成功地传播，即使当$κ\equiv j_{\rm A}/j_{0} \gg 1$。它通过压缩等离子体并使其沿具有粒子洛伦兹因子$\sim κ^{1/2}$的磁力线平流来维持$j_{\rm A}$。模拟显示了等离子体不稳定性如何导致波能量的逐渐耗散，给出耗散功率$L_{\rm diss}\sim 10^{35}(κ/100)^{1/2} (B_w/10^{11}\,{\rm G})\,\mathrm{erg/s}$，其中$B_w$是波幅。我们的研究结果意味着，由于电荷饥饿的耗散是不足以观察到的快速射电暴（FRB），在最近的建议相反。
2020-10-29 astro-ph.HE
Ab-initio pulsar magnetosphere: three-dimensional particle-in-cell simulations of oblique pulsars
我们提出了第一性原理相对论粒子模拟的斜脉冲星磁层对形成。从中子星表面提取的粒子开始形成磁层。这些粒子被表面电场加速，并发射出能够产生电子-正电子对的光子。我们在初级高能粒子的位置注入次级对，其能量超过对形成的阈值。我们找到的解决方案，接近理想的力免费磁层，与Y点和电流片。由于沿磁场的局部电流密度低于Goldreich-Julian值，因此具有双折射率$\lt 40^{\circ}$的解决方案在开放场线区域中不显示对产生。在这些溶液中的大量流出是电荷分离的，并且对的形成仅发生在电流片和返回电流层中。具有较高的倾角的解决方案显示对生产在开放的磁力线区域，具有高的多重性的整体流量和对生产区域的大小随倾角的增加。我们观察到的恒星的自旋下降，可以与MHD模型预测相媲美。在电流片的磁耗散的范围之间的对齐的转子和3%的正交转子的20%。我们的研究结果表明，对于在光柱处抑制对形成的低丰度中子星，极区大部分区域中与对活动相关的现象的存在，无线电发射，可能主要取决于我们简化模型之外的物理学，例如弯曲时空或多极表面场的影响。
2014-12-01 astro-ph.HE
Transition from regular to chaotic motion in black hole magnetospheres
宇宙黑洞可以作为粒子加速的媒介。研究了一个浸没在大尺度有序磁场中的旋转黑洞系统的性质。在视界附近的带电粒子受到强引力、磁分量和感生电分量的影响。我们放松了一些限制，这是经常强加在以前的作品：磁场并不一定要共享一个共同的对称轴与自旋的黑洞，但他们可以相对于彼此倾斜，从而违反了轴对称。此外，黑洞不必保持静止，而是可以进行快速平移运动和旋转。我们证明了泛化带来了新的效果。从弯曲时空中的均匀电真空场出发，我们找到了分界线，并确定了在一定条件下形成的磁中性点。我们认为，这些结构可以代表签名的磁重联触发框架拖曳效应在能层。我们进一步研究了带电粒子在这些黑洞磁层中的运动。我们专注于从规则运动到混沌的过渡，并在此背景下，我们探讨的混沌相对论的特点。对于第一次，我们应用递归图作为一个合适的技术来量化的混乱程度附近的黑洞。
2011-10-20 astro-ph.HE
Analytic properties of force-free jets in the Kerr spacetime -- II
重新研究了Kerr黑洞周围稳定轴对称无力磁层的结构。BH磁层结构由二阶微分方程$A_ϕ$控制，该方程取决于两个“自由”函数$Ω$和$I$，其中$A_ϕ$是电磁场矢量势的$ϕ$分量，$Ω$是磁场的角速度，$I$是极向电流。而两个函数$Ω$和$I$不是任意给定的，需要与微分方程一起自洽地确定。本文在文献I \citep{Pan2015a}中提出的微扰方法的基础上，自洽地整理出控制$Ω$和$I$的两个边界条件，并对这些条件进行了数学和物理上的解释。利用边界条件，我们证明了所有穿过无限红移面的磁场线也穿过事件视界。此外，我们认为BH迈斯纳效应在无力磁层中不起作用，因为磁层具有理想的导电性。
2015-11-25 astro-ph.HE
Black Hole Aurora powered by a Rotating Black Hole
提出了一个由黑洞磁层中的磁流体激波产生的高能辐射源模型。黑洞磁层将围绕一个具有吸积盘的黑洞而构建，其中全球磁场可能由吸积盘及其日冕中的电流产生。这种黑洞磁层可以作为活动星系核、致密X射线源和伽马射线暴的中心引擎的模型。磁层辐射的能量来源是磁化吸积物质的引力能和电磁能以及旋转黑洞的转动能。当磁流体吸积流产生的磁流体激波作用于黑洞时，等离子体的动能和黑洞的转动能可以转化为辐射能。在这封信中，我们展示了巨大的能量输出在冲击波前显示负能量激波后吸积磁流体流动的快速旋转黑洞。这意味着从黑洞中提取的能量可以转化为MHD冲击波阵面处的辐射能量。当轴对称激波阵面形成时，我们预期在黑洞附近会有一个环形区域，其中有非常热的等离子体;看起来就像“极光”。从那里产生的高能辐射将为我们带来由于强引力而弯曲的时空的信息。
2010-04-01 astro-ph.HE
General relativistic effects on pulsar radiation
磁星的磁层和电磁辐射通常用经典电动力学的框架来描述。然而，对于某些脉冲星，其发射高度相对接近中子星的表面，广义相对论效应可能会改变脉冲星的发射。本文考虑脉冲星的磁偶极子模型，研究广义相对论效应对电磁辐射的影响，包括广义相对论修正对脉冲星天文学中一些重要问题的应用，如磁层结构和脉冲轮廓。我们实现了脉冲星磁层中的磁场的计算从麦克斯韦方程组的解定义在强弯曲的时空中的脉冲星周围，并发现该字段表现出很强的引力效应。这种效应改变了脉冲星的曲率辐射，从而导致射电辐射脉冲轮廓的改变。本文以脉冲星PSR J1828 - 1101为例，通过计算Stokes参数，从理论上模拟了脉冲星主辐射和脉冲间辐射的脉冲轮廓，这些脉冲轮廓清晰地反映了引力效应，但它们的可测性超出了现有的探测能力，脉冲轮廓的绝对幅度无法精确预测。
2021-09-24 astro-ph.HE
A coupled guiding center-Boris particle pusher for magnetized plasmas in compact-object magnetospheres
我们提出了一种新的数值模拟方案的相对论性带电粒子在磁层的致密物体，通常充满了高度磁化的无碰撞等离子体的运动。新算法是基于一个完整的运动方程系统和指导中心近似之间的动态切换。这两种公式之间的切换是基于等离子体粒子的磁化，使得即使在陀螺频率被时间步长欠分辨时，动态也被引导中心运动准确地捕获。对于具有大回转半径的粒子，由于例如，重新连接当前片，算法自适应地切换到求解完整的运动方程。新的计划是直接兼容的标准粒子在细胞的代码，是很容易适用于弯曲时空通过一个专用的协变配方。我们测试的耦合算法的性能，通过不断变化的带电粒子在电磁配置中的重新连接电流片磁化等离子体，从特殊和一般的相对论粒子在细胞模拟。新的耦合推杆是能够产生高度精确的粒子轨迹，即使当时间步长是许多数量级大于陀螺周期，大大减少了时间分辨率的限制。
2020-11-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Synchro-curvature radiation of charged particles in the strong curved magnetic fields
一般认为，相对论粒子在弯曲磁场中的辐射要么是同步辐射，要么是曲率辐射。在本文中，我们表明，在强弯曲磁场的相对论电子的能量的一个显着的分数可以辐射走的中间，所谓的同步曲率制度。由于轨道曲率的持续变化，辐射随粒子旋转频率而变化。虽然这种效应在同步辐射和曲率辐射中可以忽略，但这种变化在同步曲率辐射的形成中起着关键作用。利用哈密顿形式，我们发现粒子轨迹具有螺旋线缠绕在漂移轨迹上的形式。这使我们能够解析计算在弯曲磁场中磁韧致辐射的一般情况下瞬发辐射的强度和能量分布。我们表明，过渡到同步辐射和曲率辐射制度的限制是由漂移速度和垂直于漂移轨迹的粒子速度的分量之间的关系。详细的数值计算，其中考虑到粒子的能量损失，确认的主要结论的基础上简化的分析处理的问题，并允许我们定量分析不同的辐射制度之间的过渡范围广泛的初始俯仰角。我们认为，在实现特定配置的电场和磁场的情况下，脉冲星磁层的伽马射线辐射可以由辐射在同步曲率制度的组成部分。
2015-01-19 astro-ph.HE
Plasma flow in force-free magnetospheres: two-fluid model near pulsars and black holes
本文在双流体近似下，提出将粒子“绘制”到无力场解上的微扰方法，结合间隙区边界条件确定主导平行电场，为脉冲星和黑洞磁层构建了无需全局粒子模拟的全局解析模型。
2025-11-03 astro-ph.HE gr-qc
Polarized Curvature Radiation in Pulsar Magnetosphere
本文研究脉冲星磁层中偏振辐射的传播。极化波是由相对论性粒子沿弯曲的磁场线流动并与脉冲星磁层共同旋转而产生的曲率辐射。在1/°发射锥内，波可以分为两个自然波模式分量，普通（O）模式和额外的（X）模式，具有可比的强度。这两个分量分别在磁层中传播，并通过绝热行走在锥体内对齐。O模的折射使两个分量分离且不相干。在给定的高度和给定的旋转相位的可检测的发射由来自离散发射区域的非相干X模式和O模式分量组成。对于均匀、圆锥、核心和斑块四种粒子密度模型，我们计算了整个脉冲星光束中每种模式的强度。如果不考虑相对论粒子与磁层的共旋，脉冲星光束中X模和O模分量的强度分布非常相似，这将导致严重的去极化。然而，如果考虑相对论粒子的共同旋转，这两个模式的强度分布是非常不同的，并且输出辐射的净偏振应该是显著的。我们的数值结果与观测结果进行了比较，并能很好地解释某些类星体的正交偏振模。脉冲星剖面某些部分的强线偏振可以通过曲率辐射和随后的传播效应再现。
2014-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
On the Time-Frequency Downward Drifting of Repeating Fast Radio Bursts
据报道，新发现的第二个重复快速射电暴（FRB）源FRB 180814.J0422+73表现出时频向下漂移的模式，这也出现在第一个重复FRB 121102中。我们提出了一个通用的几何模型来解释观测到的子脉冲频率的向下漂移，在相干曲率辐射的框架内，由一个中子星的磁层中的电子或正电子束。一个突然的触发事件激发了这些相干的带电粒子束，它们沿着开放的场线向外流动。当磁力线扫过视线时，稍后看到的聚束已经行进到磁场线的较不弯曲的部分，因此以较低的频率发射。我们用这个模型来解释两个FRB产生的情况下，从一个缓慢旋转的中子星的内部间隙区域的瞬态脉冲星般的火花，和外部触发的磁层重构称为“宇宙梳”的时间频率向下漂移。
2019-04-18 astro-ph.HE
Spinning black holes magnetically connected to a Keplerian disk -- Magnetosphere, reconnection sheet, particle acceleration and coronal heating
背景：吸积中的黑洞（BH）可能被极向磁场穿过的高度磁化的等离子体所包围。非热耀斑和高能量成分可能起源于一个热的、无碰撞的、几乎没有力的日冕。我们经常从这些系统中观察到的喷流被认为是旋转动力和磁力驱动的。目的：我们研究了轴对称BH磁层，其中锚定在周围圆盘中的一些磁场线可以连接到旋转BH的事件视界。我们确定的网站磁重联在30个引力半径取决于BH自旋。研究方法：与完全广义相对论粒子在细胞的代码GRZeltron，我们解决了电子-正电子对等离子体和BH周围的电磁场的时间相关的动力学。圆盘由开普勒旋转的稳定等离子体表示，由冻结的偶极场穿过。结果如下：对于旋转圆盘，穿过视界的扭曲开放磁场线为布兰德福德-兹纳杰克喷流提供动力，而超过临界距离，圆盘上的开放场线是开放的。在最里面的区域，耦合场线确保了BH和圆盘之间大量角动量和能量的转移。从交点处的Y点开始，在通过磁重联发生粒子加速的地方形成电流片。我们计算了当前片发射的同步辐射图像。结论：我们对喷气动力和BH-盘交换的估计与纯粹的无力模型的估计相匹配。Y点的耗散加热日冕，并为反射模型提供了圆盘上方的硬X射线的物理激励源。幕式等离子体团抛射可能解释天鹅座X-1上观测到的毫秒级耀斑。从Y点向下流到圆盘的粒子可以在最外面的闭合场线的足点处产生热点。
2021-12-07 astro-ph.HE
Slowly balding black holes
“无毛”定理是广义相对论的一个关键结果，它指出一个孤立的黑洞只由三个参数定义：质量、角动量和电荷;这个渐近状态是在光交叉的时间尺度上达到的。我们发现“无毛”定理在形式上不适用于旋转中子星坍缩形成的黑洞。旋转的中子星可以通过真空击穿自我产生粒子，形成一个高传导的等离子体磁层，这样磁场线在坍缩之前和坍缩期间都有效地“冻结”在恒星中。在没有电阻率的限制下，这引入了拓扑约束，其禁止磁场滑出新形成的事件视界。因此，在中子星坍缩成黑洞的过程中，后者保持了磁通量管$N_B = e Φ_\infty /(πc \hbar)$的数量，其中$Φ_\infty \approx 2 π^2 B_{NS} R_{NS}^3 /(P_{\rm NS} c)$是通过祖星半球并到达无穷大的初始磁通量。我们通过三维广义相对论等离子体模拟旋转的黑洞，开始与中子星偶极子磁场没有电流最初存在于事件视界之外的测试这一理论结果。黑洞的磁层随后弛豫到分裂的磁层磁场几何形状，并在事件视界外产生自生电流。由此产生的赤道电流片的耗散导致锚定通量管的缓慢损失，这一过程使黑洞在长电阻时间尺度上变秃，而不是真空“无毛”定理所预期的短光穿越时间尺度。
2011-09-03 astro-ph.HE
Charged particle dynamics in magnetosphere generated by current loop around Schwarzschild black hole
Research Centre for Theoretical Physics and Astrophysics, Institute of Physics, Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学物理学院理论物理学与天体物理学研究中心）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院理论物理研究所）
研究施瓦西黑洞赤道面环形电流产生的磁场中带电粒子的动力学，通过解析和数值方法分类吸引与排斥洛伦兹力构型，发现粒子积累形成类似辐射带的环形结构，并指出广义相对论效应如最内稳定圆轨道对辐射带形成的限制。
2026-06-11 astro-ph.HE gr-qc
Hair of astrophysical black holes
“无毛”定理不适用于旋转中子星坍缩形成的黑洞。旋转的中子星可以通过真空击穿自我产生粒子，形成一个高传导的等离子体磁层，这样磁场线在坍缩之前和坍缩期间都有效地“冻结”在恒星中。在没有电阻率的限制下，这引入了拓扑约束，其禁止磁场滑出新形成的事件视界。因此，在中子星坍缩成黑洞的过程中，黑洞保持磁通管的数量N_B = e Φ_ \infty /（πc \hbar），其中Φ_ \infty是通过母星半球并向外无穷远的初始磁通量。黑洞的磁层随后弛豫到分裂的磁层磁场几何形状，并在事件视界外产生自生电流。由此产生的赤道电流片的耗散导致锚定的通量管的缓慢损失，这一过程使黑洞在长的电阻时间尺度上变秃，而不是真空“无毛”定理所预期的短的光交叉时间尺度。
2012-09-17 astro-ph.HE
Magnetosphere of a Kerr black hole immersed in magnetized plasma and its perturbative mode structure
这项工作研究了在均匀磁化的无力等离子体中，围绕着一个缓慢旋转的黑洞的类似喷流的电磁配置。在这项工作的第一部分，我们提出了一个家庭的固定解决方案，是喷气能力。虽然这些解决方案都满足无力方程和适当的边界条件，我们的数值实验表明，从不同的初始数据开始，一个独特的松弛状态，因此家庭的一个成员可能是优于其他人。在这项工作的第二部分中，我们分析了这个家庭的射流解决方案的扰动，并表明，扰动模式表现出类似的分裂到捕获和旅行类先前发现扰动Blandford-Znajek解决方案。在程函极限下，俘获模可以用无力等离子体中的快磁声波来识别，而行波本质上是阿尔芬波。此外，在我们的分析范围内，我们还没有看到不稳定模式的迹象，在光交叉的时间尺度的系统，其中发生的数值弛豫过程。这种观察不利于模式不稳定性作为挑选出一个优选的解决方案的选择机制。因此，我们的分析研究无法从族中明确选择特定的解决方案作为上述优选的最终状态。这仍然是一个有趣的开放问题。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Synchrotron-to-curvature transition regime of radiation of charged particles in a dipole magnetic field
带电粒子轨道的细节对于正确理解强弯曲磁场中辐射的形成过程变得越来越重要。由于运动的垂直分量的阻尼，粒子的俯仰角可以减少许多数量级，导致辐射状态的变化-从同步到曲率模式。为了探索这种跃迁的性质，我们数值求解了偶极磁场中测试粒子的运动方程，并自洽地计算了磁韧致辐射的能谱，即没有对辐射区的先验假设。通过这种方式，我们可以跟踪同步和曲率制度之间的过渡，以及研究第三（中间或所谓的同步曲率）制度。我们简要地讨论了三个有趣的天体物理方案，在脉冲星磁层中的电子辐射的极帽和外间隙模型，以及辐射的大质量黑洞的磁层中的高能质子，并表明，在这些模型的同步，同步曲率和曲率制度可以实现相当不同的相对贡献的总排放量。
2015-01-22 astro-ph.HE
On frequency dependence of pulsar linear polarization
通过模拟脉冲星的发射和传播过程，研究了脉冲星线偏振的频率依赖性。线偏振波是相对论性粒子沿弯曲的磁场线流动产生的曲率辐射，具有普通模（O模）和特殊模（X模）分量。当发射的波向外传播时，两个模式分量由于0模式的折射而分离，并且它们的偏振状态也被修改。根据半径-频率图，低频辐射产生于磁层高层，在那里显著的旋转效应导致X和O模分离。因此，低频辐射具有大部分线性偏振。随着频率的增加，辐射从较低的高度产生，旋转效应变得更弱，两个模式的分布区域更加重叠。因此，更显着的去极化出现在更高的频率发射。此外，在极深的磁层中，O模的折射效应变得严重，使O模辐射向脉冲星光束的外部弯曲，并导致模分布区的分离，从而导致分数线极化随频率增加。如果在同一高度区域产生不同频率的辐射，严重的O模折射会导致剖面宽度和分数线偏振的减小。在我们的场景范围内，可以自然地解释某些星的线性偏振的频率依赖性。
2014-12-31 astro-ph.HE
Analytic properties of force-free jets in the Kerr spacetime -- III: uniform field solution
Kerr黑洞（BH）的稳态轴对称无力磁层结构由依赖于两个“自由”函数$Ω(A_ϕ)$和$I(A_ϕ)$的二阶偏微分方程$A_ϕ$控制，其中$A_ϕ$是电磁场矢势的$ϕ$分量，$Ω$是磁场的角速度，$I$是极向电流.在本文中，我们研究的解决方案的唯一性。以渐近均匀场为例，解析研究表明无穷远处有无穷多个近似均匀场的解，而在广义相对论磁流体力学模拟中只有唯一解.为了解决这一分歧，我们重新研究了控制方程的结构，并在给定的约束条件和边界条件下进行了数值求解。我们发现，约束条件（场线平滑地穿过光表面（LS））和边界条件在地平线和无穷远连接通过辐射条件在地平线和无穷远，而不是独立的。在适当的约束条件和边界条件下，对控制方程进行数值求解，得到唯一解。与天真的期望相反，我们的数值解产生了场线的角速度的不连续性和沿着穿过事件视界的最后一条场线的电流片。我们还简要地讨论了摄动法求解控制方程的适用性。
2017-02-02 astro-ph.HE
Axion dissipation in conductive media and neutron star superradiance
本研究针对中子星磁层导电等离子体可能触发轴子超辐射不稳定性的猜想，纳入等离子体动力学与流体效应，通过两种玩具模型验证发现典型等离子体密度会强烈抑制该不稳定性，降低中子星超辐射的可行性，还补充了耗散等离子体中轴子电动力学的相关现象。
2025-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Modelling pulsar emission in the high-energy and very-high-energy regimes
费米大天区望远镜彻底改变了$γ$射线脉冲星领域，使探测到的脉冲星数量增加到250多颗。大多数显示光谱指数截止在一个狭窄的范围内几个GeV左右。模型预测的截止值高达100 GeV，因此在极高能量（$>$ 100 GeV）的区域中，无法观测到双星。随后，地面望远镜对四颗脉冲星的脉冲发射的惊人发现超过了几十GeV，标志着一个新时代的开始，提出了关于脉冲星磁层的电动力学和局部环境的重要问题。H.E.S.S.探测船帆座脉冲星（20-120 GeV）和费米提供了弯曲光谱的证据。我们认为这是脉冲星磁层和电流片中初级粒子的曲率辐射造成的。我们提出了能量依赖的光变曲线，使用扩展的槽隙和电流片模型，并调用两步加速$E$ -场的动力学模拟的动机。我包括粒子轨迹的曲率半径的精确计算，影响粒子运输，预测光变曲线，和光谱。该模型再现了第一个光变曲线峰相对于第二个峰的通量的减小、桥发射的演变、峰的接近恒定的相位位置以及随着能量的增加脉冲变窄。我们可以从根本上解释第一个趋势，因为我发现，在第二个$γ$射线光变曲线峰值起源的区域，粒子轨迹的曲率半径系统地大于与第一个峰值相关的曲率半径，这意味着第二个峰值的截止值相应地更大。一个未知的方位角依赖的$E$场以及不确定性，在精确的发射现场排除了简单的歧视的发射机制。
2021-03-18 astro-ph.HE
Repeating FRBs reveal the secret of pulsar magnetospheric activity
本文提出重复FRBs源于脉冲星磁层中恒星震动产生的带电粒子团沿弯曲磁场外流并发生相干曲率辐射，用以解释其时频漂移、窄带及偏振特性。
2023-12-09 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from strongly magnetized pulsars
在一个强磁场中，B > 4 × 10 ^{12} G，几乎沿着弯曲的场线发射的伽马射线会衰变成束缚的电子-正电子对（正电子素原子），而不是衰变成自由对。这一过程可能会改变强磁化晶体的极隙。与自由对不同，这种束缚对不会屏蔽极隙中沿磁场的电场分量。因此，相对论粒子和辐射从极隙带到脉冲星磁层的总功率，与忽略束缚对的传统极隙模型相比，可能会显着增加（高达几十倍），并且可能是自旋下降功率的很大一部分。我们证明，修改后的极性间隙的总功率可能足以解释所观察到的所有已知的强磁化，伽玛射线天体的非热光度。
2011-09-26 astro-ph.HE hep-ph
Dirac states of an electron in a circular intense magnetic field
中子星磁层的结构非常强烈的磁场延伸到100至10 5公里的非常高能的电子和正电子的洛伦兹因子高达$\sim$ 10 7。在这种情况下，粒子被迫几乎沿着磁场以非常小的回转运动行进，可能达到量化的状态。我们描述了狄拉克粒子在局部均匀、恒定和弯曲的磁场中的状态，近似地认为，与磁场线的曲率半径相比，拉莫尔半径非常小。我们得到一个结果，承认通常的相对论朗道状态作为零曲率的限制。我们将在即将发表的论文中描述这些态的辐射，我们称之为量子曲率或同步曲率辐射。
2017-03-21 astro-ph.HE hep-th quant-ph
An explanation for the radio variation associated with the Vela pulsar glitch occurred on December 12 2016
基于2016年12月12日Vela脉冲星自转突变前后的单射电脉冲观测，提出在内间隙模型框架下自由能释放导致新磁多极分量出现，使极冠区磁场线弯曲，从而引发脉冲展宽与缺失现象，并探讨了其与快速射电暴的联系。
2025-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
A new scheme for matching general relativistic ideal magnetohydrodynamics to its force-free limit
本文提出了一种新的计算方法，使广义相对论理想磁流体力学（MHD）与无力极限光滑匹配。该方法是基于磁通守恒的形式主义的MHD和它的无力限制，和矢量位制定的感应方程，以保持零发散约束的磁场。我们采用的无力公式演化的磁场和坡印廷矢量，而不是磁场和电场。我们表明，我们的力免费代码通过了一个强大的测试套件，在1D平坦时空和3D黑洞时空。我们还表明，我们的匹配技术成功地再现对齐的旋转器力免费的解决方案。我们的新技术适用于研究电磁效应和预测在许多不同的弯曲时空场景中产生的电磁信号。例如，我们可以处理自旋的中子星，无论是孤立的还是致密的双星，它们具有MHD内部和无力的磁层。
2013-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Compact formulae, dynamics and radiation of charged particles under synchro-curvature losses
本文考虑带电粒子沿弯曲磁场线运动的基本问题，修正了Cheng和Zhang（1996）提出的同步曲率辐射公式。我们提供了更紧凑的表达式来评估由单个粒子发射的光谱，确定控制曲率主导和同步加速器主导制度之间的过渡的关键参数。该参数取决于磁场线的局部曲率半径、回转半径和螺旋角。我们数值求解的运动方程的发射粒子考虑自洽的辐射损失，并提供由粒子产生的辐射光谱时，电加速是由其辐射损失平衡，因为它是假设发生在脉冲星的磁层的外部间隙。我们计算整个粒子轨迹辐射的平均光谱，发现峰值之前的光谱的斜率取决于发射区域的位置和大小。我们展示了这种效应如何导致各种同步曲率光谱。我们的研究结果加强了这样一种想法，即纯粹的同步辐射或曲率损失，在一般情况下，不足以描述粒子运动的辐射反应，以及发射光子的光谱。最后，我们讨论了这些计算不同的天体物理方案的适用性。
2014-12-09 astro-ph.HE
On the role of rotation in the outflows of the Crab pulsar
为了研究蟹状星云脉冲星喷流运动学的约束条件，我们考虑了蟹状星云脉冲星磁层中粒子沿同向旋转磁力线的运动。结果表明，粒子的共同旋转的磁场线可以达到接近可观察到的值的速度。特别是，我们证明，如果磁场内的光柱，平行于旋转轴的速度分量的最大值是有限的$0.5c$。在{ \it钱德拉X射线天文台}进行的$X$射线观测的背景下，这一结果似乎对估计喷流内部的场线密度非常有指示性和有用。考虑穿过光柱的三维磁力线，我们发现，为了解释流出的无力区，磁场线必须渐近地趋向阿基米德螺旋形。它还表明，3D的情况下，可以解释所观察到的射流速度为适当选择的参数的磁场线。
2015-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing the High-energy $γ$-ray Emission Mechanism in the Vela Pulsar via Phase-resolved Spectral and Energy-dependent Light Curve Modeling
最近的动力学模拟引发了一场辩论，负责脉冲GeV $γ$射线发射的发射机制，从恒星。一些模型调用曲率辐射，而其他模型假设电流片中的同步辐射。我们解释了船帆座脉冲星的弯曲光谱，如H.E.S.S. II（高达$\sim$ 100 GeV）和$Fermi$大面积望远镜（LAT）的曲率辐射的结果，由于在脉冲星磁层和电流片的初级粒子。我们目前的相位分辨光谱和能量依赖的光变曲线使用扩展的槽隙和电流片模型，调用一个阶跃函数的加速电场动力学模拟的动机。我们包括在实验室框架中粒子轨迹的曲率半径的精确计算，影响粒子传输，预测光变曲线和光谱。我们的模型再现了第一个峰相对于第二个峰的通量的减少，桥发射的演化，峰的相位位置接近恒定，以及随着能量的增加脉冲变窄。我们可以解释这些趋势中的第一个，因为我们发现，在第二个$γ$射线光变曲线峰起源的区域中，粒子轨迹的曲率半径系统地大于与第一个峰相关的曲率半径，这意味着第二个峰的光谱截止相应地更大。然而，一个未知的方位角依赖的$E$ -字段以及在精确的空间起源的GeV发射的不确定性，排除了一个简单的歧视的发射机制。
2021-11-05 astro-ph.HE
Rotational Metric: A Solution to Einstein's Clock-Rate Problem and Its Magnetospheric Applications
本文提出旋转度量作为爱因斯坦时钟速率问题的精确解，通过旋转变换从史瓦西度量引入额外能层，并用于模拟刚性旋转系统及描述旋转磁层中的引力效应。
2025-07-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Stationary Resistive MHD Solutions Near an Isolated Three-Dimensional Magnetic Null
Astronomical Institute, Czech Academy of Science（捷克科学院天文研究所）；Astronomical Institute, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院天文研究所）；Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Valparaíso（瓦尔帕莱索大学土木工程学院）
该研究探究孤立三维磁零点与速度滞点共位时的定常电阻MHD流结构，通过一阶局部展开求解方程得到双参数解族，揭示非均匀电阻率下磁拓扑与流动等变量的非线性反馈，重现了常电阻率下的特殊解。
2026-10-15 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
