孤立中子星的热辐射可以提供关于中子星内部物理、磁场、表面构成及其它性质的重要信息。新一代的X射线望远镜可以直接探测到来自中子星表面的辐射,为这方面研究带来了巨大的潜力。理解物质在强磁场的性质对合理解释已有和将来的观测结果非常必要。我们将研究强磁场中的辐射转移和大气模型,考虑真空极化、离子回旋共振、原子/分子不透明度和致密等离子体等因素的影响,力图构造磁中子星表面模型和辐射谱,与观测对比。磁致密星和吸积盘的相互作用是诸多天体物理系统如吸积中子星、白矮星和主序前星的核心物理过程。两年前,我发现了磁致曳引、进动和共振等新物理效应。这些效应可以导致全新的吸积盘行为,因而对于解释那些突出的观测谜团意义重大。我们将继续研究吸积盘中的曳引-进动模型,对曳引不稳定性的非线性发展数值模拟并与观测对比,试图探讨黑洞周围吸积盘中的上述效应。我们将尝试研究高速自转的脉冲星前身星的不稳定性驱动的引力波辐射。
致密天体是恒星演化的最后产物。从基本的物理观点来看,致密天体的强磁场、高密度和强引力为极端条件下的物理研究提供了可能。我们进行了一系列关于致密天体特别是中子星的研究,主要包括两个方面(1)脉冲星高速度的起源。理论上认为超新星不对称爆发引起的反冲会导致新产生的中子星有一个初始的踢出速度。我们通过观测到的脉冲偏振轮廓(对单脉冲星)和双星轨道特征(对脉冲双星)限制中子星的踢出速度与自转轴的夹角,结合中子星自转周期,我们可以限制超新星爆炸时的踢出时标约为几百毫秒。我们还用一个简单的模型数值模拟中子星经过踢出过程后的状态,发现只有在原中子星有初始自转(周期50 – 100毫秒)时,中子星的速度与自转轴的关系才能与观测符合。(2)波在脉冲星磁层中传播模式。我们首先研究了波在磁层中传播时的真空共振现象。在绝热条件下,波的偏振方向会在真空共振处发生90度跳转,即从正常波跳到非正常波或反之。我们给出了真空共振发生的条件,以及经过真空共振后偏振状态的变化。下一步我们将综合考虑真空极化、离子回旋共振、原子/分子不透明度等因素的影响,从理论上推导磁层中偏振波Stokes参量的辐射转移,并与观测对比。