脉冲星是天体物理学的前沿领域之一。三十多年来的多波段观测积累了大量资料,揭示了脉冲星辐射特征的多样性和复杂性。理论上,人们对脉冲星的物理有了一定的认识,但仍有很多挑战性的未解之谜。本项目针对脉冲星磁层物理中若干悬而未决的问题,从理论和观测两方面开展研究。内容包括(1)高能辐射区位置的观测限定,(2)关于不同类型加速区形成之决定性条件的研究,(3)真空内间隙放电点漂移的物理过程和特殊子脉冲漂移现象的研究,(4)真空内间隙外间断粒子流的动力学过程和观测检验。本项目旨在更深刻地理解脉冲星磁层中的动力学过程和辐射机制,并希望促进脉冲星领域其它一些重大问题的研究,如脉冲星的本质-是中子星还是奇异星,反常X射线脉冲星和软伽马重复爆的本质-是吸积脉冲星还是磁星等。
本项目在脉冲星多波段辐射特征和磁层动力学研究中主要取得了如下几个方面的进展。(1)提出和发展了能综合脉冲轮廓、偏振等脉冲星多波段辐射特征,限定多波段辐射区的新方法。运用该方法,对B1055-52的射电和高能辐射区、Crab、AXP J1810-197和B1259-63的射电辐射区的三维结构进行了初步的限定。(2)提出在射电波段利用相位分离谱研究磁层中物理过程的差异。首次得到了23颗脉冲星射电波段累积脉冲的相位分离谱,根据谱的形状分为“M”型、“V”型和不对称型三种情况,并研究了磁层中粒子能谱差异导致不同类型辐射相位分离谱的几种可能性。(3)参与合作研究,研究了环加速区中由于粒子流偏离GJ电荷密度而导致的加速过程,结果表明环加速区可以延伸到零电荷面附近,可以产生和观测比拟的宽的伽马射线辐射束。我们还就超新星不对称爆发导致脉冲星kick速度进行了统计研究,对共振逆康普顿散射导致磁层中次级粒子能谱的演化及对辐射谱的影响等开展了理论研究。本项目已在国内外学术期刊发表论文11篇,会议论文3篇,与国内外同行开展了多方面的合作,并积极开展与项目内容有关的科普宣传。