[論文レビュー] The Shape of Pulsar Polar Caps

P. N. Arendt, J. A. Eilek|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 1998

Geophysics and Gravity Measurements参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、回転がパulsarの真空中磁場に与える歪み、特に光速円筒面および星体表面付近での歪みを調査し、光速円筒面で閉じる磁力線によって定義される極域が非対称的かつ非楕円的であることを明らかにした。数値シミュレーションにより、非回転時の双極子モデルと比較して、回転効果が極域の形状を顕著に変化させることを示した。この結果は、平均プロファイルの解釈およびパルサー集団統計に影響を与える。

ABSTRACT

Rotation distorts the vacuum magnetic field of a pulsar from that of a simple dipole. The effect is particularly strong close to the light cylinder, but also affects the field close to the stellar surface. We find the shape and locus of the field lines which just close at the light cylinder. Their footpoints define the pulsar polar cap. We find this cap is asymmetric and distorted. We also find that the polar cap is not strongly elliptical. This result disagrees with calculations based on the non-rotating dipole field. We present our numerical results, and discuss consequences for interpretation of mean profiles and for pulsar statistics. Subject headings: pulsars, magnetic fields – 3 – 1.

研究の動機と目的

• 単純な双極子近似を越えて、回転がパルサーの真空中磁場に与える歪みを理解すること。
• 光速円筒面で閉じる磁力線の形状と空間的配置を特定し、パルサー極域を定義すること。
• 非回転双極子モデルと比較して、回転効果が極域の幾何学的形状に与える影響を調査すること。
• 歪んだ極域形状が、パルサー平均プロファイルの解釈およびパルサー集団統計に与える影響を評価すること。

提案手法

• 光速円筒面付近の相対論的効果を考慮した、回転するパルサーの真空中双極子磁場における磁力線の数値的統合。
• 光速円筒面半径における境界条件を用いて、光速円筒面で閉じる磁力線の特定。
• これらの閉じた磁力線の星体表面における脚点の計算により、極域境界を定義。
• 得られた極域形状の対称性、楕円度、非回転双極子モデルの予測からの逸脱を評価。
• 数値結果を非回転双極子モデルからの解析的予測と比較し、回転による歪みの定量的評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 回転は非回転双極子モデルと比較して、パルサー極域の形状をどのように変化させるか？
• RQ2 回転するパルサーにおいて、光速円筒面で閉じる磁力線の位置と幾何学的配置は何か？
• RQ3 回転による歪みの下で、極域はどの程度対称的または楕円的であるか？
• RQ4 回転効果は、観測されたパルサー平均プロファイルにどのように影響を与えるか？
• RQ5 歪んだ極域形状は、パルサー集団統計および放射指向性にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 光速円筒面付近での磁場の回転による歪みにより、パルサー極域は非対称的である。
• 極域は強く楕円的ではなく、非回転双極子モデルの予測とは矛盾する。
• 光速円筒面で閉じる磁力線の脚点は、円形または楕円的対称性とは著しく異なる歪んだ極域形状を定義する。
• 回転効果は光速円筒面付近で最も顕著であるが、星体表面付近の磁場幾何学にも影響を及ぼす。
• 歪んだ極域形状は、平均プロファイルの解釈およびパルサー放射の指向性に直接的な影響を与える。