[论文解读] On the Present and Future of Pulsar Astronomy

W. Becker, J. Gil+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2007

Geophysics and Gravity Measurements被引用 7

一句话总结

本文综述了脉冲星天文学的现状与未来前景，整合了2006年国际天文学联合会（IAU）脉冲星联合讨论会的见解。文章强调了多波段观测的进展、新型源如旋转射电暂现源（RRATs）的出现，以及发射模型的理论发展，包括非偶极磁场和偏振依赖的辐射过程。未来关键望远镜如GLAST和LOFAR有望通过实现更深入、更广泛的脉冲星巡天以及对电磁波谱中发射机制的更高分辨率研究，彻底改变该领域。

ABSTRACT

To face recent observational results obtained in multi-wavelength studies from neutron stars and pulsars with the various theoretical models and to discuss on future perspectives on neutron star astronomy we organized a Joined Discussion (JD02) during the XXVI IAU General Assembly which took place in 2006 August in Prague. More than 150 scientists took actively part in this Joint Discussion. Fourteen invited review talks were presented to view the present and future of pulsar astronomy. Fifty three poster contributions displayed new and exciting results. In this summary we give an overview of the invited review talks and contributed posters. The review talks are subject of review articles which will be published elsewhere. More information on this will be available at http://www.mpe.mpg.de/IAU_JD02 in the near future.

研究动机与目标

• 解决从射电波段到伽马射线波段在整个电磁波谱中脉冲星宽频带辐射缺乏统一理论的问题。
• 整合来自X射线、光学和射电望远镜的最新观测进展，以改进中子星辐射与演化模型。
• 探讨新脉冲星种群（如旋转射电暂现源RRATs和射电宁静中子星）对中子星种群合成的影响。
• 研究强磁场和非偶极场构型在塑造辐射模式及实现新型辐射机制中的作用。
• 为科学界做好准备，迎接GLAST、LOFAR和XMM-Newton等未来望远镜在解决脉冲星物理长期难题方面的变革潜力。

提出的方法

• 综合2006年IAU脉冲星联合讨论会中14场特邀综述报告和53份海报展示的成果。
• 分析来自哈勃、钱德拉、XMM-Newton、RXTE、BeppoSAX以及康普顿伽马射线天文台等主要天文台的多波段数据。
• 评估脉冲星辐射的理论模型，包括焦散缝隙模型、修正的外间隙模型以及非偶极磁场构型。
• 利用北欧光学望远镜上OPTIMA仪器获得的高时间分辨率光学偏振测量（例如10 μs时间分辨率），研究蟹状脉冲星。
• 模拟非偶极表面磁场对对产生、极帽加热和射电辐射的影响，包括两流不稳定性。
• 评估LOFAR（低频射电干涉仪）和GLAST（后更名为Fermi-LAT）等未来仪器对脉冲星探测和辐射建模的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 非偶极表面磁场如何影响中子星中的对产生和辐射模式？
• RQ2 旋转射电暂现源（RRATs）的射电辐射物理起源是什么？它们与其他中子星种群有何关联？
• RQ3 蟹状脉冲星的光学与X射线偏振特性在高时间分辨率下如何约束辐射模型？
• RQ4 强磁场和相对论性电浆过程在从射电波段到伽马射线波段塑造脉冲星宽频带辐射中起什么作用？
• RQ5 GLAST和LOFAR等未来望远镜将如何彻底革新电磁波谱中脉冲星的探测与表征？

主要发现

• RRATs代表一类独特的中子星，其特征是发出短暂且间歇性的射电爆发，部分RRATs表现出类似磁星的强磁场，暗示其可能与磁星存在关联。
• 对蟹状脉冲星的高分辨率光学偏振测量揭示了时间分辨率达10 μs的相位依赖性偏振特征，显示出早期研究中未见的复杂、结构化的辐射。
• 非偶极磁场可使对产生不仅发生在开放磁力线区域，也能在闭合磁力线区域发生，导致极帽加热，其范围可能超过经典尺寸。
• 由反向传播的对电浆流引发的两流不稳定性可自然解释准静态和随机射电辐射，包括可逆和瞬态行为。
• LOFAR创新的波束成形架构通过使用中央超级计算机相干合并10,000根偶极子的信号，实现了低频射电波段前所未有的灵敏度和角分辨率，有望探测到新的脉冲星种群。
• GLAST（后更名为Fermi-LAT）预计可探测到相当一部分已知射电脉冲星的周期性伽马射电辐射，特别是当同时拥有精确的射电定时参数以提升源定位精度时。