脉冲星的周期跃变与高能辐射的观测和分析

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脉冲星是快速自转且高度磁化的中子星。由于其自转能提供高能辐射,其自转周期线性减少。高速自转且周期相对稳定的脉冲星会偶发周期跃变事件。一些射电宁静但是有高能辐射的脉冲星也有周期跃变现象,脉冲星的高能辐射主要是来自磁层粒子加速区,研究其高能辐射特性在周期跃变前后的演化能帮助我们了解脉冲星磁层与内部结构之间的联系。我们主要的工作是研究γ射线脉冲星的计时分析以及周期跃变前后的高能辐射特性。我们研究了强磁场脉冲星(High-B pulsar)PSR J1119-6127在发生类磁星X射线爆发前后的辐射特性。PSR J1119-6127是一个射电噪的强磁场γ射线脉冲星,在2016年7月27日发生了一次X射线爆发并伴随着周期跃变现象。我们研究了 X射线爆发之后其射电、X射线以及γ射线波段辐射特性。我们研究了第一颗周期跃变并伴随着γ射线流量变化的γ射线脉冲星PSR J2021+4026。我们发现脉冲星PSR J2021+4026发生一个模式转换的周期大概是七年。目前,PSR J2021+4026是第一个也是唯一一个γ射线波段发生模式转换的γ射线脉冲星,其γ射线流量的变化和脉冲星的自转减慢率的变化是同步的。产生这种现象的原因可能是脉冲星极冠加速区的壳层发生了破裂,破裂板块的移动影响了极冠区域的辐射。此外,我们研究了脉冲星PSR J2021+4026在模式转换前后的X射线波段辐射特性。我们的结果表明,脉冲星的X射线波段的流量、脉冲轮廓以及光谱都没有任何明显的变化,我们通过理论计算发现脉冲星PSR J2021+4026的两个磁极的辐射是不对称的。我们还研究了 γ射线脉冲星PSR J1420-6048、蟹状星云脉冲星(Crab)、船帆座脉冲星(Vela)的高能辐射特性,这是三颗经常发生周期跃变现象的年轻的脉冲星。对脉冲星PSR J1420-6048的γ射线波段做了计时分析,我们发现了三次新的周期跃变现象,这是第一次从γ射线数据分析得到PSR J1420-6048的周期跃变现象。Vela和PSR J1420-6048有很多相似特性,我们研究了 Vela脉冲星最近几次跃变前后的高能辐射特性,也没有发现任何明显的变化。Crab脉冲星在2019年7月23日发生了一次周期跃变事件,并且其软X射线偏振发生了变化,这是目前发现的第一次周期跃变并伴有偏振变化的现象。我们研究了其X射线和γ射线波段的脉冲轮廓以及光谱,并没有发现明显的变化。论文主要是对脉冲星的高能辐射进行数据分析和理论研究,试图解释脉冲星周期跃变的产生机制。我们研究了脉冲星的各个波段的脉冲轮廓特征及其机制,研究了脉冲星周期跃变和类磁星爆发之间的关系,以及强磁场脉冲星跃变后的具体恢复过程。
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