Origin of Pulsar Radio Emission
自从半个多世纪前发现恒星是明亮的相干射电发射源以来，发射的原因一直是个谜。在这封信中，我们证明了相干辐射可以直接产生在非稳态对等离子体放电，这是负责充满脉冲星磁层等离子体。通过大规模的二维动力学等离子体模拟，我们表明，如果对创建跨磁场线是不均匀的，由新鲜产生的对等离子体的电场的屏蔽是伴随着电磁波的性质的发射。利用屏蔽过程的局部模拟，我们确定这些波作为超光速的普通（O）模式，这应该自由地逃离磁层的等离子体密度沿波的路径下降。波的频谱是宽带和频率范围是观测到的脉冲星无线电辐射。
2020-06-25 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
The Crab pulsar: ion-proton plasma and high-frequency radio spectrum
总结了蟹状星云脉冲星高频脉冲间的显著能带结构的显著特征。它的源必须位于一个电流片中，可能与开闭磁层分界线重合，其机制是一种单程自由电子激光。电流片中向外移动的电子分量与向内定向的离子-质子朗缪尔模式的纵向电场相互作用。因此，能带结构是离子不同荷质比的自然结果，这些荷质比是从极冠到光柱的加速离子的返回电流分量，几乎所有的质子都是如此。
2018-02-08 astro-ph.HE
On the primary beam deceleration in the pulsar wind
本文研究了脉冲星风中初级光束在光圆柱外的运动。在光圆柱内部，初级和次级等离子体都沿着偶极磁场线运动，在那里它们的能量可以是任意的。但在更大的距离上，理论预测准径向运动，其速度正好对应于漂移速度，这对于初级等离子体和次级等离子体来说不可能是相同的。因此，初级束的减速将同时发生，导致次级等离子体的加速。我们在三流体MHD近似下研究了这一过程，并证明了对于大多数双粒子，光束的能量几乎保持不变。只有对于年轻的射电天体（蟹状星云、船帆座星云），在快磁声表面$r_{\rm F} \sim (10$ - $100) R_{\rm L}$之外才发生达到次级等离子体能量的基本减速，次级等离子体本身的能量增加不足。
2015-05-14 astro-ph.HE
An oblique pulsar magnetosphere with a plasma conductivity
本文用伪谱方法研究了具有等离子体电导率的倾斜脉冲星磁层。在伪谱方法中，求解了含时的麦克斯韦方程组，将电场和磁场都用矢量球谐函数（VSH）在球面几何中展开，并通过投影方法解析地证明了磁场的无发散性。脉冲星磁层在无限（i。例如，无力近似）和有限电导率，得到了一族从Deutsch真空解到无力解的光滑过渡解.在无力的制度下，自旋下降的亮度对磁倾角$α$的$\sin^2α$的依赖关系，其中考虑到完整的电流密度被检索。
2016-06-08 astro-ph.HE
On the Spin-Down of Intermittent Pulsars
脉冲星的磁层被认为充满了等离子体，等离子体供应的变化可以影响脉冲星的发射特性和自旋下降速率。最近发现的一些“间歇性”的收音机在两种不同的状态之间切换：一种是“开”的收音机大声的状态，另一种是“关”的收音机安静的状态。两种状态下的自旋下降速率相差一个很大的因子$\sim 1.5-2.5$，这在当前模型的上下文中不容易理解。在这封信中，我们提出了自洽的数值解的“开”和“关”状态的间歇脉冲星磁层。我们将“开”状态模拟为一个近乎理想的无力磁层，并提供丰富的磁层等离子体。在"关闭"状态下无线电发射的缺乏与等离子体供应中断相关联，这导致开放场线上的等离子体密度较低。我们的模型的"关闭"状态使用近真空条件下的开放的场线和近理想的力自由条件下的封闭的场线，等离子体可以保持被困，即使在没有对生产。在"关闭"状态的封闭区中的等离子体的环形平流导致自旋下降，这是$\sim 2$的一个因素高于真空值，我们自然地得到一个范围之间的"开"和"关"状态，$\sim 1.2-2.9$，这对应于一个可能的范围的脉冲星倾角$30{-}90^\circ$的自旋下降比。我们认为我们的模型的影响，一些知之甚少，但可能相关的脉冲星现象，包括零，定时噪声，旋转无线电瞬变。
2012-01-10 astro-ph.HE
PSR B1133+16: radio emission height and plasma composition
Hassall等人最近对LOFAR的操作对该脉冲星40 MHz发射区的大小和高度产生了严重的限制。结果表明，这些限制，给出了有限数量的无懈可击的假设，证明了电子-正电子等离子体不能的排放源。由质子和离子组成的物理上可接受的等离子体源在具有正共转极冠电荷密度的电子束中自然产生。接受这一点将大大澄清整个脉冲星类型的分类。
2013-06-20 astro-ph.HE
Generation of nanoflares in the Crab pulsar
研究了脉冲星磁层等离子体对中漂移波的动力学。结果表明，漂移波与等离子体粒子的非线性导致小尺度结构的形成。我们表明，回旋不稳定性发展在这些非线性结构可以负责形成的nanoshots发现的蟹状星云脉冲星的无线电发射。
2017-12-13 astro-ph.HE
Adjustment of the electric charge and current in pulsar magnetospheres
本文提出了一个简单的脉冲星磁层开放磁力线管内等离子体流动的数值模型。我们研究了等离子体如何屏蔽旋转感应电场并维持磁层全球结构所需的电流。我们发现，即使大部分的等离子体向外移动的相对论速度，一小部分的粒子是不断重新定向回形成反向等离子体流。这些反向流的密度和组成（正电子或电子，或两者）由沿管的戈德里希-朱利安电荷密度分布和全球磁层电流决定。这些反向流动会对极帽加速器中的等离子体产生过程产生显著影响。我们的模拟还表明，形成的反向流动是伴随着产生的长波长等离子体振荡，这可以转换，通过诱导散射的散装等离子体流，到观察到的无线电发射。
2009-04-16 astro-ph.HE
On the polar cap cascade pair multiplicity of young pulsars
我们研究了在各种条件下年轻脉冲星极帽中电子对的产生效率，以估计脉冲星磁层中电子对等离子体的最大可能多重数。我们开发了一个半解析模型计算的级联多重性，它允许有效的探索参数空间，并证实它与直接的数值模拟。为了评估影响级联效率的不同因素，对创建过程被认为是分开的粒子加速，与最近的自洽非稳态模型对级联描述的初级粒子的加速。我们认为，最有效的级联工作在曲率辐射/同步加速器制度，在脉冲星磁层对等离子体的最大多重数是~几个× 10^5。年轻高能脉冲星磁层中的等离子体对多重数与磁场强度和磁场线的曲率半径的关系很弱，而与脉冲星倾角的关系较强。这一结果对脉冲星风星云理论中关于等离子体对多重性很高的假设提出了质疑。
2018-03-23 astro-ph.HE
Pulsar Magnetosphere Dynamics
当中子星在一个产生单极感应的固定磁场下旋转时，电荷根据它们的符号被驱动到脉冲星表面，并沿着磁场线被上传到磁层。在正负电子等离子体存在下，脉冲星磁层表现为独特的磁流体动力学（MHD）等离子体。对两种组态的脉冲星无力平衡方程进行了解析求解。第一个是光柱引导的射流状开放磁层，第二个是光柱内的封闭磁层。重新考虑了封闭磁层（死区）稳定性的Goldreich Julian条件，这表明随着电子-正电子等离子体密度的增加，封闭磁层向开放磁层的过渡。这表明脉冲星周期可能是磁层动力学的结果，而不是脉冲星旋转的结果。
2021-12-16 astro-ph.HE
Pulsar emission: Langmuir modes in a relativistic multi-component plasma
离子、质子，可能还有少量的电子和正电子，从一颗正常或毫秒脉冲星的极冠向外加速，脉冲星的自转与其磁矩反平行。这种相对论性等离子体的朗缪尔模有几个重要的属性的起源相干无线电发射。该模式的特性由介电张量在实角频率下的奇异性序列决定，而该奇异性序列又由电子-正电子动量分布确定。我们发现，在一定的动量分布条件下，一个电子-正电子通量小于两个数量级的Goldreich-Julian通量稳定等离子体和消除模式。但更一般地，多组分朗缪尔模式的增长率和波数可以比双组分离子-质子模式的增长率和波数大一个数量级。它似乎是一个更有效的源等离子体湍流的衰减可能是负责所观察到的发射。
2014-09-17 astro-ph.HE
Simulations of the radio polarization of a precessing pulsar PSR J1906+0746
最近建立的脉冲星磁层中无线电波传播理论概述了射电光变曲线和偏振形成的一般方面。它使我们能够描述一般属性的平均配置文件，如位置角（$PA$）的线性极化，和圆极化的现实结构的对创建区域中的脉冲星磁层。本文将无线电波传播理论应用于脉冲星PSR J1906+0746的射电观测。这颗脉冲星特别有趣，因为在双星系统中观测到相对论性自旋进动，使我们能够对其几何形状施加强有力的限制。因为它是一个几乎正交的旋转，脉冲星允许我们观察两个磁极，正如我们所示，这是至关重要的测试理论的无线电波传播和磁层等离子体的参数获得约束。结果表明，等离子体参数与极帽放电中产生等离子体对的理论定性一致。具体而言，对于PSR J1906+0746，我们将等离子体多重性$λ\sim 10^3$和次级等离子体$γ\sim $的洛伦兹因子限制为几百。
2020-09-01 astro-ph.HE
Inclination angle and braking index evolution of pulsars with plasma-filled magnetosphere: application to high braking index of PSR J1640-4631
最近发现的旋转动力脉冲星PSR J1640-4631是第一个测量到制动指数的，具有足够高的精度，大于3。在真空或等离子体中，倾斜的磁转子不仅会受到自旋下降的影响，而且还会受到对准力矩的影响。真空模型可以解决制动指数，只有一个几乎正交的旋转器，是不兼容的单峰脉冲轮廓。具有共转等离子体的磁偶极子模型预测制动指数在$3-3.25$之间。我们发现$3.15$的制动指数与两个不同的倾角，$18.5\pm 3$度和$56 \pm 4$度是一致的。如果脉冲轮廓具有单峰并且源的无线电输出较弱，则较小的角度是优选的。我们推断倾角的变化率为每世纪$-0.23$度，绝对值比最近观测到的蟹状星云脉冲星的变化率小三倍。
2016-03-18 astro-ph.HE
Response of a Relativistically Streaming Pulsar Plasma
本文推导了相对论性流动、强磁场脉冲星等离子体的响应张量，用于处理波色散，并考虑了相对论性流动、Lorentz因子分布和cyclotron共振，理论可应用于pulsars和magnetars的广义Faraday旋转。
2024-08-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Acceleration Potential and Density Profile of Secondary Plasma in the Magnetosphere of Orthogonal Pulsars
本研究提出一种确定任意倾角射电脉冲星极冠上方加速势的新方法，基于真空间隙概念自洽求解边界与泊松方程，进而得到次级等离子体密度横向分布，并证实逆康普顿散射影响可忽略。
2025-05-16 astro-ph.HE
Pulsar emission amplified and resolved by plasma lensing in an eclipsing binary
射电望远镜之所以会闪烁，是因为它们的辐射通过多条路径穿过电离的星际介质，这些路径相互干扰。人们早就认识到，造成闪烁的散射屏可以用作“星际透镜”，以确定脉冲星发射区的位置。然而，大多数散射屏只能勉强分辨发射分量，将结果限制在统计推断和检测小的位置偏移。由于靠近源的屏幕具有更好的分辨率，因此应该更容易分辨位于高密度环境中的脉冲星的发射区域，例如超新星遗迹或双星，其中脉冲星的伴星具有电离流出。在这里，我们报告的极端等离子体透镜事件的'黑寡妇'脉冲星，PSR~B1957+20，在其9.2小时的轨道，其中它的发射是由它的同伴的外流黯然失色的阶段附近。在透镜事件期间，在特定频率下，通量被增强高达70- 80倍。最强的事件清楚地解决了发射区域：它们对窄的主脉冲和部分较宽的间脉冲的影响不同。我们表明，事件自然产生的密度波动的外部区域的流出，并推断我们的镜头的分辨率相当于脉冲星的半径，约10\，公里。此外，由透镜作用产生的不同频率结构让人想起了重复的快速射电暴FRB 121102所观察到的情况，这为通过等离子体透镜观察到该源并因此有时被等离子体透镜强烈放大的想法提供了观测支持。
2018-05-23 astro-ph.HE
A rotation-driven pulsar radio emission mechanism
我们提出并讨论了另一种脉冲星无线电发射机制，依赖于旋转驱动的等离子体振荡，而不是在一个光束驱动的不稳定性，并建议它可能是通用的无线电发射机制的脉冲星。我们将这些振荡识别为脉冲星等离子体中的超光速纵波，并指出这些波可以直接以O模逃逸。我们认为，振荡的频率是$ω_0\approxω_{\rm p}(2\langleγ\rangle)^{1/2}/γ_{\rm s}$，其中$γ_{\rm s}$是整体流动的洛伦兹因子和$\langleγ\rangle$是平均洛伦兹因子在静止框架的等离子体。等离子体频率$ω_{\rm p}$对径向距离的依赖性意味着特定的频率-半径映射，$ω_0\propto r^{-3/2}$。如果这些振荡是在我们称为纤维的过密、场对准的区域中产生的，那么这些振荡中的能量逃逸是可能的;波能最初被折射到纤维之间的欠密区域，这些区域充当管道。讨论了该模型对解释脉冲星射电辐射的一些意义。
2020-11-12 astro-ph.HE
The Pulsating Pulsar Magnetosphere
根据电荷分离脉冲星磁层\citep{goldreich1969}的基本原理，我们认为磁层在空间是静止的，而不是共转的，电场是由脉冲星表面的电势分布通过单极感应建立的。因此，磁层的等离子体由于对磁场的横向力而经历陀螺运动的引导中心漂移。这些力是电力、磁梯度力和场线曲率力。由于这些等离子体速度具有漂移性质，因此不需要沿场线引入电动势，这将与$E_{\parallel}=\vec E\cdot\vec B=0$等离子体条件相矛盾。此外，也不需要引入将电子和离子开放场线分开的临界场线。我们提出了一个自洽的描述，磁层中描述的电场和磁场，也在等离子体的速度。然后，场和速度通过空间电荷密度自洽地连接起来。我们解析地求解脉冲星方程的场，并构造标准的稳态脉冲星磁层。将脉冲星内部的单极感应和脉冲星外部的磁层视为一个耦合系统，在单极抽运率超过开放磁力线的坡印亭通量的条件下，等离子体压力可以在磁层中，特别是在封闭区域中建立。这可能会导致封闭区域的周期性开放，导致脉动磁层，这可能是脉冲星信标的替代品。闭合区域也可以通过正反馈循环通过环形磁场的建立而周期性地打开。
2015-06-30 astro-ph.HE
Resistive Solutions for Pulsar Magnetospheres
脉冲星磁层建模的当前技术水平调用磁层等离子体的真空或无力极限。这两个极限都不能同时解释等离子体电流和加速电场，而加速电场是解释等离子体的形态和高能辐射光谱所必需的。为了更好地了解这种磁层的结构，我们结合加速场和力的解决方案，考虑模型的磁层充满电阻等离子体。我们制定欧姆定律在最小速度的流体框架，并构建了一个家庭的电阻解决方案，顺利桥接真空和无力磁层解决方案之间的差距。当等离子体电导率从零变化到无穷大时，自旋下降的光度、开放场线电位降和开放场线的分数都在真空和无力值之间过渡。对于固定的倾斜角，我们发现自旋下降的光度线性依赖于开场线的势降。我们认为我们的电阻解决方案的影响，在无线电脉冲星的间歇性的自旋下降和子脉冲漂移现象。
2011-11-17 astro-ph.HE
Wave dispersion in pulsar plasma: 2. Pulsar frame
本文讨论了脉冲星等离子体中的波色散，强调了不同惯性系的相关性，特别是等离子体静止系${\cal K}$和等离子体以速度$β_{\rm s}$流动的脉冲星系${\cal K}'$。洛伦兹变换的效果上都亚光速，$|z|<1$，和超光速，$|z|>1$，波进行了讨论。有人认为，一个相对论流分布的首选应该是一个洛伦兹变换的尤特纳分布，这样的分布相比，包括相对论流高斯分布的其他选择。给出了介电张量的洛伦兹变换，并利用它导出了${\cal K}$和${\cal K}'$中相对论等离子体色散函数之间的显式关系。结果表明，色散方程可以写成一个不变的形式，这意味着在任何两个惯性系的波模式之间的一一对应。虽然在等离子体静止坐标系中只有三种模式，但${\cal K}$中的反向传播或负频率解有可能转化为${\cal K}'$中的附加正频率解，这些正频率解可被视为附加模式。
2019-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of pulsar magnetospheres: transition between electrosphere and force-free regimes
本文通过扩展PIC代码OSIRIS并结合多种等离子体注入方案，系统研究了脉冲星磁层在电球层与无力状态间的转换，发现不同注入方案在特定条件下均可产生活跃解。
2023-09-09 astro-ph.HE
Polar cap plasma loading and the morphology of pulsar $γ$-ray light curves
Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550（斯特拉斯堡大学、法国国家科学研究中心、斯特拉斯堡天文台）
本研究基于分裂单极电流片几何，引入打破对称性的发射率参数，构建模型重现多种γ射线脉冲星光变曲线，揭示非对称发射率可解释其形态多样性，为高能脉冲星辐射提供新框架。
2026-08-03 astro-ph.HE
An emission mechanism explaining off-pulse emission originating in the outer magnetosphere of pulsars
我们研究了脉冲星磁层中相对论流出等离子体中的回旋共振不稳定性。不稳定的条件下，导致无线电发射的sub-GHz频率制度，这是可能被视为关闭脉冲发射。最近的研究表明，存在的关断脉冲发射在长周期的等离子体，我们证明了这个等离子体过程是一个积极可行的机制。
2013-06-10 astro-ph.HE
Constraining small scale magnetic fields through plasma lensing: Application to the Black widow eclipsing pulsar binary
在电子密度变化剧烈的区域，射电辐射可以被等离子体透镜效应显著放大。在存在磁场的情况下，对于两个圆极化，时间和频率的放大率将不同。我们展示了这些效应如何可以用来测量或约束平行于视线的磁场，$B_\parallel$，以及它的空间结构，$σ_{B_\parallel}$，在透镜区。此外，我们还讨论了广义法拉第旋转如何限制垂直场$B_\perp$的强度。我们试图对最近发现等离子体透镜现象的黑寡妇脉冲星PSR~B1957+20进行这样的测量。对于这个系统，压力平衡表明$B\gtrsim 20\,$ G位于脉冲星和伴星风之间的界面处，那里是射电食开始和结束的地方，也是大多数透镜现象发生的地方。我们没有发现大规模磁场的证据，平均而言，$B_\parallel=0.02\pm0.09\,$ G的出口透镜区。从个别的透镜事件，我们强烈约束小尺度磁结构$σ_B<10\,$毫克，从而排除了一个强大的，但迅速变化的领域的情况。最后，从缺乏减少平均圆极化在同一地区，我们排除了一个强大的，准横场。我们无法确定这个系统中隐藏着一个大磁场的任何可能的情况，这使得脉冲星和伴星风之间的界面性质成为一个谜。我们的方法可以应用到其他显示等离子体透镜的源，包括其他的食双星和快速射电暴，以研究磁场的局部性质。
2018-09-28 astro-ph.HE
Exploring the Galactic plasma with pulsars in the SKA Era
SETI Institute（SETI研究所）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)（澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心（OzGrav））；Moscow State University（莫斯科国立大学）；ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所 ASTRON）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Galway（高威大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Curtin University（科廷大学）；Observatoire de Paris（巴黎天文台）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；University of Cape Town（开普敦大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文回顾用脉冲星探索银河系等离子体的研究现状，阐述研究该等离子体需考虑的方面，展望平方公里阵列（SKA）时代利用脉冲星优化等离子体研究及带来改进的前景。
2026-07-14 astro-ph.HE
Vacuum polarization and cyclotron resonance effects on radiative transfer and plasma deceleration in subcritical X-ray pulsars
Ioffe Institute（伊俄费研究所）；Mullard Space Science Laboratory, University College London（穆拉德空间科学实验室，伦敦大学学院）；Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford（天体物理学，物理系，牛津大学）
通过自洽辐射流体动力学模拟，研究强磁场中吸积通道的极化辐射传输，发现真空极化主导等离子体双折射，增强回旋谱特征和辐射减速，且回旋特征能量与吸积光度正相关。
2026-11-11 astro-ph.HE
Circular polarization shows the nature of pulsar magnetosphere composition
在以往的文献中，人们认为在具有正的极帽共转电荷密度的中子星的极帽处会形成离子-质子等离子体。本论文不提供一个理论的发展湍流的不稳定朗缪尔模式，在向外加速等离子体中的增长，但试图描述在定性方面的因素有关的偏振辐射的频率低于1 - 10 GHz的发射。Karastergiou和Johnston的工作在这方面特别重要，因为它在对17个等离子体的轮廓的高分辨率测量中表明，等离子体的O-和E-模式之间的相对相位延迟不大于π的数量级。如果辐射源位于低海拔，正如最近的观测所支持的那样，这种量级的延迟只可能存在于重子质量粒子的等离子体中。
2015-11-10 astro-ph.HE
Pulsar death line revisited -- I. Almost vacuum gap
在本文中，这是第一个在一系列的论文致力于无线电脉冲星的死亡线的详细分析，我们认为在一个足够长的脉冲星周期P产生二次粒子的可能性。为此，我们重新考虑了潜在的下降所需的二次等离子体产生的内部间隙超过磁极帽。我们的研究使得有可能细化产生次级等离子体的条件，例如次级粒子产生的多重性及其空间分布。我们的研究还使得有可能进一步定量分析的依赖性的二次等离子体产生的可能性的所有参数，包括磁轴的倾斜角的旋转轴，极帽的大小和磁场的几何形状。
2022-01-08 astro-ph.HE
Physics of radio emission in the long-period pulsars
最近Agar等人对长周期脉冲星J 0250 +5854的脉宽W50的多频测量提供了一个独特的视角，因为它的极帽半径很小。W50的频率依赖性可以简单地理解为在无线电发射间隔期间发射等离子体保持在加速下的结果。这在离子和质子的等离子体中是可能的，但在高多重性的电子-正电子对中是不可能的。一般脉冲星人口的脉冲轮廓模型的扩展被认为是简要的。
2021-12-01 astro-ph.HE
Polar cap region and plasma drift in pulsars
本文探讨了脉冲星子脉冲漂移的两种电动力学模型，通过轴对称情况下的物理分析，证明滞后于共转（LBC）模型违背法拉第定律，而修改后的旋转木马（MC）模型不仅符合该定律，还揭示了放电区域间电场未完全屏蔽的等离子体漂移，为子脉冲漂移现象提供了范式转变。
2024-07-28 astro-ph.HE
The mechanism of coherent radio emission in some classes of pulsar
根据已发表的数据，对一组定义明确的均匀的29颗正常双星的射电光度进行了估算。给出了每个脉冲星的初级加速粒子束中每单位电荷的射频能量，并形成了宽度超过两个数量级的分布。发现的值表明，在电子-正电子和离子-质子等离子体的情况下，在1 - 10 GHz以下的辐射给定的运动学约束，在这里得到的EQUISARS是非常有效的发电机。我们的结论是，只有离子-质子等离子体源与正常和毫秒等离子体的光谱是一致的，我们列出和描述的因素，共同支持这一结论。
2014-09-02 astro-ph.HE
Plasma lensing near the eclipses of the Black Widow pulsar B1957+20
最近，几颗食毫秒双星被证明经历了来自其电离同伴外流的强透镜效应和明显的弱透镜效应。透镜可以是电离等离子体的强有力的探测器，最强的透镜可能分辨出电离等离子体的发射区域。在“实验室般”的条件下对食脉冲星的透镜效应的理解可以类似地应用于快速射电暴，其中许多存在于密集的磁化环境中。我们研究了可变色散测量（DM），吸收，散射，和流量密度在原来的黑寡妇脉冲星PSR B1957+20通过在阿雷西博天文台在327 MHz的日食。我们发现了两种透镜效应的明显证据，强透镜效应和弱透镜效应。我们表明，在明显弱透镜制度的通量密度变化可以直接从DM的变化，使用几何光学建模。入口处的平均有效速度$954\pm 99$ km/s和出口处的平均有效速度$604\pm 47$ km/s不能单独用轨道运动来解释，但与伴星物质的显著外流速度一致。我们还表明，几何光学可以预测何时何地的透镜制度之间的弱和强的变化发生，并认为，明显的弱透镜是由于平均许多图像。我们的框架可以应用于任何源与可变电子柱，测量它们的相对速度和距离。在其他食双星中，这提供了一个独特的机会来测量伴星的外流速度，预测弱透镜和强透镜的区域，并在原则上独立地限制轨道倾角。
2022-11-23 astro-ph.HE
Physics of radio emission in gamma-ray pulsars
综述了射电辐射在脉冲星磁层中的传播。分析了极化转移、诱导散射和高能后处理的效应，特别强调了对γ射线源的影响。最后，对基于观测到的射电脉冲特征进行脉冲星等离子体诊断的可能性进行了概述。作为例子，给出了Vela和J1446-4701、J1939+2134和J1744-1134等毫秒级伽玛射线源的等离子体数密度分布。当射电脉冲超前/滞后于γ射线峰值时，得到的数密度趋于最高/最低。在PSR J1939+2134中，主脉冲和脉冲间的等离子体密度分布似乎完全符合相同的曲线，证明了同一磁极上方的两个无线电分量的起源以及它们在相反方向上通过同一等离子体流的传播。毫秒无线电脉冲组件表现出平坦的位置角曲线的建议，导致由相同的粒子产生伽马射线的主脉冲的诱导散射。这被认为是毫秒射电星中广义无线电/伽马射线相关性的基础。年轻的伽玛射线暴的射电宁静是由于共振吸收，而射电响度是由于射电束通过开放场线管的外围逃逸。
2016-04-21 astro-ph.HE
On plasma rotation and drifting subpulses in pulsars; using aligned pulsar B0826-34 as a voltmeter
与Ruderman & Sutherland（1975）提出的数量级表达式不同，我们得到了脉冲星极冠中等离子体的精确漂移速度。我们强调指出，漂移速度并不象通常所用的那样取决于绝对值，而是取决于极盖上加速势的变化。如果我们假设，漂移的子脉冲在脉冲星确实是由于这种等离子体漂移，几个观察到的子脉冲漂移现象，是不兼容的鲁德曼和萨瑟兰家庭的模型现在可以解释：我们表明，漂移率的变化，彻底的漂移逆转，漂移率和模式变化之间的连接有自然的解释框架内的“标准”脉冲星模型时，推导准确。我们应用这个漂移子脉冲模型的PSR B 0826 -34的情况下，一个对齐的脉冲星有两个独立的子脉冲漂移区在两个不同的colatitudes发射。仔细测量每个带中的变化和反向漂移率，独立地设置了加速电位降变化的限制。导出的变化很小，约为真空电位降电压的10^{-3}倍。我们讨论了这一结果的影响脉冲星建模。
2012-06-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Polarized quasiperiodic structures in pulsar radio emission reflect temporal modulations of non-stationary plasma flow
当用几十微秒的时间分辨率观察时，许多射电望远镜的明亮单脉冲显示出快速的强度波动（称为微观结构）。在这里，我们报告的Arecibo 59.5 $μ$秒分辨率极化观测的11个P波段和32个L波段的周期范围从150毫秒到3.7秒的分析。这些高频率的观测为详细的微观结构研究提供了最可靠的基础。对单个脉冲的仔细检查表明，大多数脉冲表现出具有明确定义的周期性时间尺度（$P_μ$）的准周期性。虽然我们发现一些脉冲具有深度调制的微观结构，但大多数脉冲在宽平滑的子脉冲特征之上显示出低幅度调制，从而难以推断周期性。我们已经开发了一种用于这种低幅度波动的方法，其中从每个去噪子脉冲中减去平滑子脉冲包络;然后使用每个子脉冲的波动部分通过自相关分析来估计$P_μ$。我们发现，微观结构的时间尺度$P_μ$是共同的偏振脉冲星信号的所有斯托克斯参数。此外，在高分辨微结构中没有发现真空中曲率辐射的明显特征，我们的分析进一步显示了$P_μ$与脉冲星周期$P$之间的强相关性。我们讨论了这一结果的影响方面的相干辐射模型，其中无线电发射出现由于形成和加速的电子-正电子对在内部真空间隙超过磁极帽，和一个子脉冲对应于一系列的非稳态火花放电。我们认为，在这个模型中，$P_μ$反映了非稳态等离子体流的时间调制。
2015-02-24 astro-ph.HE
Electron-positron pairs in hot plasma of accretion column in bright X-ray pulsars
由磁化中子星吸积提供能量的X射线星体的光度范围很广，超过几个数量级。最近发现的最亮的X射线天体是脉动超亮X射线源，其吸积光度达到$10^{40}\,{\rm erg\,s^{-1}}$以上，超过爱丁顿值十倍以上。大部分能量释放在吸积中子星的磁极附近的小区域内--在吸积柱中。由于在小体积的吸积柱中释放出极端的能量，明亮的X射线柱是宇宙中最热的地方之一，内部温度可以超过100 keV。在这些条件下，电子-正电子对的产生和湮灭过程可能是有影响的，但在吸积柱的理论模型中基本上被忽略了。在这封信中，我们调查的性质的气体的电子-正电子对的物理条件下典型的吸积柱。我们认为，对创建过程中可以至关重要地影响吸积过程的动力学和吸积柱的内部结构限制其内部温度，降低本地爱丁顿通量和增加气体压力。
2019-05-23 astro-ph.HE
Faraday Rotation in Pulsar Magnetosphere
脉冲星的磁层是由沿磁场线流动并与脉冲星共转的相对论等离子体组成的。我们研究了脉冲星磁层中的内禀法拉第旋转，通过严格检查波模式和圆偏振自然模式的偏振特性的变化，在各种假设下的磁层等离子体的性质。由于在这样的等离子体中很难解析地描述法拉第旋转效应，我们使用数值积分来研究波在共转磁层中的传播效应。法拉第旋转效应是确定的其他传播效应，如波模耦合和回旋吸收。在高度对称的正负电子对等离子体中，法拉第旋转效应可以忽略。只有对于非对称等离子体，如电子-离子流等离子体，法拉第旋转效应才变得显著，法拉第旋转角近似正比于$λ^{0.5}$，而不是通常的$λ^2$定律.对于脉冲星磁层的电子-离子等离子体，在较高的频率下，感生旋转量度变大，并且对于来自相反磁极的发射，应该具有相反的符号。
2011-05-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Non-linear evolution of the diocotron instability in a pulsar electrosphere: 2D PIC simulations
中子星表面附近的脉冲星磁层物理学仍然没有受到观测的严格限制。然而，人们相信磁层中存在着巨大的真空间隙，非中性等离子体部分填充了中子星周围，形成了电层。在这个电层中的赤道盘是二极管和磁控管不稳定的。为了更好地评估这些不稳定性的长期演变，我们研究了非中性等离子体的行为与粒子模拟的帮助。我们设计了一个二维静电PIC程序。在二极管区，粒子的运动方程服从电漂移近似。等离子体被限制在两个导电壁之间。此外，为了模拟在间隙中的对级联，我们添加了一个源项与带电粒子喂养等离子体。我们考虑了二极管不稳定性的长期非线性演化。我们发现，颗粒往往吸引在一起，形成小涡的高电荷密度旋转的轴的圆柱与只有很小的径向偏移的颗粒。这种颗粒分组在等离子体柱中产生新的低密度或甚至真空间隙。我们表明，粒子注入到等离子体中可以大大增加粒子的扩散整个磁场线。此外，新形成的真空间隙不能通过简单地调用二极管不稳定性来补充。
2009-05-07 astro-ph.HE
Aristotelian Electrodynamics solves the Pulsar: Lower Efficiency of Strong Pulsars
在电磁场理论中，由于辐射过阻尼，电荷的速度而不是加速度是由局部电磁场决定的。把电子和正电子分开处理，AE似乎能忠实地描述脉冲星磁层中的电荷流动。AE可能允许计算脉冲星发射的全部细节，在所有的能量，除了无线电。但AE并不是一个完整的理论--必须加上等离子体的生产过程。在这里，我们表明，脉冲星磁层和由此产生的排放是敏感的等离子体的生产率附近的轻圆柱。在强光子柱中（由于光子-光子碰撞而产生的高产生率），在光柱之外闭合的场线的数量减少。这降低了脉冲星的效率（脉冲测辐射热光度与自旋下降功率的比值）和特征光子能量，与费米数据总体一致。对于弱的双曲星（低生产率），我们的AE数值实现工作稳定，似乎准备计算光变曲线和光谱。但是对于强大的浏览器，代码（包括）需要改进或更好地理解。
2013-03-17 astro-ph.HE
Ion-proton pulsars
最小的假设从现有的已发表的观测证据表明，离子质子等离子体是在毫秒和正常的孤立星系的射频发射源。没有电子-正电子对的主要参与。这个结论也是通过对具有正极冠共转电荷密度的中子星的等离子体成分的研究得出的。这项工作已发表在一系列的文件，其中也概述了这里。通过对观测到的射频特征的简单分析，证实了这一点，并概述了它对中子星进一步研究的意义。
2016-04-06 astro-ph.HE
Pulsar radio emission mechanism I : On the amplification of Langmuir waves in the linear regime
观测表明，在正常周期射电望远镜中，相干曲率辐射在光柱的10 $\%$范围内被激发。相干性归因于朗缪尔模不稳定性在相对论流动的一维等离子体流沿开放的磁场线。在这项工作中，我们使用热等离子体处理，以解决现实的脉冲星参数的朗缪尔模式的流体动力学色散关系。该解决方案涉及三种双流不稳定的情况，即，由高能束驱动，由于纵向漂移导致二次等离子体中电子-正电子分布函数的分离，并且由于云-云相互作用导致两个连续的二次等离子体云的空间重叠。我们发现，只有在后两种情况下才能得到足够的放大。我们的分析表明，纵向漂移的特点是高增长率，只有某些多极表面场的几何形状。对于这些配置，非常高的增长率从几十公里的中子星表面，然后单调下降，随着距离的增加。对于云-云重叠，增长率只有在距离地面几百公里后才开始变高，随着距离的增加，增长率首先增加，然后减少。在中子星表面上方约1000 km处发现了一个空间窗口，在那里可以激发出大振幅的朗缪尔波，而对等离子体的密度足以解释高的亮度温度。
2020-07-30 astro-ph.HE
Radio Emission by Soliton Formation in Relativistically Hot Streaming Pulsar Pair Plasmas
一些可能的脉冲星射电发射机制是基于相对论热电子-正电子对等离子体中的流不稳定性。在饱和时，不稳定波原则上可以形成稳定的孤立波，可以发出观测到的强烈无线电信号。我们寻找了合适的等离子体参数，这将导致孤子的形成，研究它们的性质和动力学，以及由此产生的振荡的电子和正电子可能导致无线电波发射。我们利用一个一维版本的相对论粒子在细胞代码ACRONYM初始化一个适当的参数化一维Maxwell-Jüttner速度空间粒子分布，研究脉冲星对等离子体中产生的流不稳定性的演变。我们发现，当等离子体的归一化逆温度为$ρ\geq 1.66$或相对漂移速度为洛伦兹因子$γ> 40$时，可以形成强的静电超光速L模孤子。孤子的参数满足波发射条件。在适当的脉冲星参数下，超光速孤子的能量密度可以达到$1.1 \times 10^5$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，而亚光速孤子的能量密度只能达到$1.2 \times 10^4$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$ .估计的能量密度高达$7 \times 10^{12}$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，足以解释脉冲星的纳米爆炸。
2021-07-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle acceleration in axisymmetric pulsar current sheets
脉冲星磁层中的赤道电流片通常被认为是粒子通过相对论重联加速的理想场所。使用二维球形粒子模拟，我们研究粒子加速在轴对称脉冲星磁层作为注入等离子体多重性和磁化的函数。我们观察到一个明确的过渡，从一个高度电荷分离的磁层低等离子体注入与小电流和自旋功率，一个几乎没有力的解决方案，其特征在于一个突出的赤道电流片和高自旋功率的高等离子体多重性。我们发现显着的磁耗散的电流片，高达30%的高多重性制度在5光柱半径内。模拟明确地表明，耗散的坡印廷通量被有效地引导到薄片中的粒子，接近Y点，距离恒星约1-2个光柱半径。片中的平均粒子能量由轻圆柱处的上游等离子体磁化给出。粒子轨道的研究表明，所有高能粒子都起源于开场线和闭场线之间的边界层。高能正电子总是向外流动，而高能电子则通过片层和分离面沉淀回恒星，这可能导致类似极光的发射。我们的结果表明，电流片和分界线可能是年轻恒星高能辐射的主要来源。
2015-01-07 astro-ph.HE
Wave dispersion in pulsar plasma: 3. Beam-driven instabilities
假设背景等离子体和束流都是相对论性的Jüttner分布，考虑了脉冲星等离子体中束流驱动的不稳定性。在背景的静止坐标系中，唯一能满足共振条件的波是在一个微小的略低于光速的相速度范围内。的增长率的动力学（或微波激射器）版本的弱光束不稳定性是远远小于已被估计为相对论流高斯分布，并讨论了其原因。反应型弱束不稳定性的增长率按常规方法处理。将所得结果与精确计算结果进行了比较，发现近似解与精确解并不一致。我们的结论是，合理的参数，有没有反应版本的不稳定性。脉冲星坐标系中的增长率比背景等离子体的静止坐标系中的增长率小一个因子$2γ_{\rm s}$，其中$γ_{\rm s} = 10^2 {\rm -} 10^3$是背景等离子体的体运动的洛伦兹因子，这进一步限制了有效波的增长。基于这些结果，我们认为，束驱动波的增长可能在脉冲星射电辐射中没有作用。
2019-06-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Pulsar giant pulse: coherent instability near light cylinder
巨脉冲是射电脉冲星中极其明亮的单个脉冲。蟹状星云脉冲星是一个活跃的GP发射体，在其微暴流中观察到类似斑马图案的光谱结构，这让人想起在第四类太阳射电耀斑中观察到的“斑马带”。然而，频带间隔随着$\sim5-30$ 1，GHz的频带中心频率线性增加。在这项研究中，我们提出蟹状星云脉冲星GP可以起源于光柱附近等离子体的相干不稳定性。此外，相干不稳定性的增长可以归因于回旋共振激发波和背景等离子体振荡之间观察到的共振。由于光柱附近的磁重联，粒子可以注入到闭合场线区域。这些粒子引入了大量的自由能，这进一步导致回旋共振不稳定性，其在接近于电子回旋谐波的频率处生长并放大辐射波，该电子回旋谐波表现出斑马图案状光谱能带结构。此外，这些结构可以通过回旋共振激发波和背景等离子体振荡之间的共振来调制。在这种情况下，蟹状星云脉冲星的能带结构可以用相干不稳定性模型很好地拟合，其中轻圆柱的等离子体密度应该是$\sim10^{13-15}\,\rm{cm^{-3}}$，估计梯度为$>5.5\times10^5\,\rm{cm^{-4}}$。这一过程可能伴随着高能量排放。类似的现象预计将被检测到在其他类型的GP源，具有磁场的$\simeq10^6$ \，G在一个光圆柱。
2018-11-27 astro-ph.HE
Distances of Galactic Radio Pulsars; First Quadrant: $-2^\circ < \ell < 90^\circ$ and $-2^\circ < b < 2^\circ$
建立了小立体角区间银河系射电望远镜的距离-色散测度关系。计算是基于一些基本的标准，以及使用独立的距离测量良好的检查恒星的第一个银河象限，包括银河系的中心方向。这些区域的平均自由电子密度的值是从距离与色散测量关系的拟合中得出的，并检查其一致性和平滑性。本文还比较和讨论了等离子体在银河系臂和银河系核球区中心部分的作用。我们所采用的射电望远镜的距离与其他一些模型中给出的距离进行了比较。给出了射电辐射和等离子体分布的一些基本结果。
2022-02-28 astro-ph.HE
No-Hair Theorem for Weak Pulsar
有人提出，存在一类称为弱磁层星的磁层星，其大尺度磁层以及由此产生的伽马射线发射与等离子体产生的详细模式无关。弱脉冲星的磁层和它的伽马射线辐射是由三个参数唯一决定的：自旋、偶极子和自旋-偶极子角。我们计算这个所谓的独特的脉冲星磁层的轴对称的情况下。磁层被发现非常接近（尽管有趣的是不完全相同）我们以前计算的磁层，解释了旧计算的现象学成功。我们只提供一个非常试探性的证明这个“脉冲星无毛定理”。我们的分析，虽然令人信服的非平凡，是不完整的，只算作一个可行性的论点。我们的数字，虽然完整，是可疑的。弱脉冲星磁层中的等离子体流比我们之前提出的更为复杂：一些粒子在恒星附近产生后，会移动到光柱之外，然后返回恒星。
2015-05-14 astro-ph.HE
The Nature of Coherent Radio Emission from Pulsars
脉冲星的射电辐射来源于光柱半径10%以下的区域。这需要一种机制，其中相干发射在相对论对等离子体中以低于等离子体频率$ν_{\circ}$的频率$ν_{cr}$（即，$ν_{cr} < ν_{\circ}$）被激发。发射机制的一个可能的模型是带电聚束（带电孤子）沿弯曲的开放偶极磁场线能够激发相干曲率无线电发射相对论运动。在这篇文章中，我们回顾了高质量的观测结果，结合理论模型来揭示相干曲率射电辐射的本质。
2017-09-21 astro-ph.HE
Wave dispersion in pulsar plasma: 1. Plasma rest frame
波色散在脉冲星等离子体（一个1D，强磁化，对等离子体流高度相对论性与一个大的传播洛伦兹因子在其休息帧）进行了讨论，激发兴趣的光束驱动波湍流和脉冲星无线电发射机制。在脉冲星等离子体的静止坐标系中，在低频非旋向性近似下存在三种波模。对于平行传播，这些被称为X、A和L模式，其中X和A模式具有色散关系$z=z_A\approx1-1/2β_A^2$，其中$z=ω/k_\parallel c$是相速度，$β_Ac$是阿尔芬速度。L模色散关系由相对论性等离子体色散函数$z^2W(z)$确定，$z^2W(z)$对$ z < z_0 $为负，在$z=z_m$处有一个尖锐的最大值，其中$1-z_m<1-z_0\ll1$。我们给出了数值估计的最大值的$z^2W(z)$和$z_m$和$z_0$的一维Juttner分布。对于$z_A>z_0$，L和A模式重新连接，以形成用于斜传播的O和Alfven模式（$θ\neq0$）。对于$z_A<z_0$，Alfven和O~模式曲线重新连接，形成仅存在于$\tan^2θ>z_0^2-z_A^2$的新模式。L模式是最接近的对应朗缪尔波在非相对论等离子体，但我们认为，有没有“朗缪尔”波在脉冲星等离子体，确定三个功能的L~模式（色散关系，比的电总能量和群速度），是不是朗缪尔。光束驱动的不稳定性要求光束速度等于波的相速度。这种共振条件对于O模是可以满足的，但是对于一个不太可…
2019-05-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Heating of the interstellar gas by cosmic rays and warm transparent ionized plasma observed by pulsar dispersions
本文基于脉冲星色散测量研究银河系星际气体加热，重点分析温暖电离介质（WIM）的透明等离子体性质，计算其质量密度并与暗物质密度比较，发现暗物质密度更大并讨论了可能缩小差异的因素。
2023-12-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar radio emission mechanisms: a critique
我们严格考虑了三种最受欢迎的脉冲星射电发射机制：相干曲率发射（CCE），光束驱动的相对论等离子体发射（RPE）和反常多普勒发射（ADE）。我们假设脉冲星等离子体是一维的，以体洛伦兹因子$γ_{\rm s} \gg \langle γ\rangle -1 \gtrsim 1$向外流动，其中$\langle γ\rangle $是等离子体在静止坐标系中的本征扩散。我们认为，在多云模型中形成的光束是无效的，在本质上相对论的情况下，合理的参数，因为超车需要太长的时间。我们认为，在静止帧的粒子分布的默认选择是一个J{ü}ttner分布和相对论流应包括通过应用洛伦兹变换的静止帧分布，而不是广泛假设的相对论流高斯分布。我们发现，束流驱动波的增长受到以下因素的严重限制：（a）脉冲星等离子体中的波动特性，（b）束流与背景之间的分离条件，以及（c）脉冲星坐标系中等离子体的不均匀性。动力学不稳定性的增长率是小得多，增长波的带宽是大得多的J{ü}ttner分布比相对论流高斯分布。对于J{ü}ttner分布，根本没有反应不稳定性发生。我们的结论是，没有CCE，RPE和ADE是站得住脚的一般脉冲星射电发射机制的“可接受的”假设的脉冲星等离子体。
2020-11-02 astro-ph.HE hep-ph
On the mean profiles of radio pulsars I: Theory of the propagation effects
本文用非均匀介质中波传播的Kravtsov-Orlov方法研究了传播效应对射电望远镜平均剖面的影响。这种方法允许我们首先考虑到从几何光学过渡到真空传播，回旋吸收，和波折射同时进行。此外，考虑了任意非偶极磁场位形、等离子体粒子的漂移运动及其实际能量分布。圆偏振的符号和位置角（p.a.）预测了寻常波和非常波沿剖面的导数。利用数值积分，我们现在可以模拟无线电散射的主要轮廓。结果表明，p.a.只有当对产生的多重数足够小而体等离子体洛伦兹因子足够大时，才能实现摆动。它还表明，值的p.a.最大导数通常用于确定磁偶极子和旋转轴之间的角度，它取决于等离子体参数，并且可能与旋转矢量模型（RVM）预测不同。
2012-03-24 astro-ph.HE
MeerKAT observations of pair-plasma induced birefringence in the double pulsar eclipses
利用MeerKAT观测双脉冲星PSR J0737-3039A/B，发现脉冲星A穿透B磁层时产生圆偏振和线偏振位置角变化，证实食机制源于相对论性正负电子对等离子体的同步吸收，并由此测定了脉冲星完整的磁场与观测几何结构。
2024-10-16 astro-ph.HE physics.plasm-ph
