《Fermi伽瑪射線脈衝星的高能輻射特性研究》是李祥為項目負責人，雲南大學為依託單位的青年科學基金項目。本項目的研究建立了脈衝星三維磁層結構及伽瑪射線輻射模型，並利用該模型對脈衝星伽瑪射線輻射進行了解釋，特別是對Fermi空間望遠鏡觀測到的伽瑪射線輻射新特徵進行的理論重建，取得較好結果。本項目所建立理論模型能夠更好的對觀測進行解釋，項目研究所得到的結果對探究脈衝星三維磁層結構、加速區位置及結構、伽瑪射線輻射特性及其物理機制等重要科學問題提供了理論依據。
基本介紹
- 中文名：Fermi伽瑪射線脈衝星的高能輻射特性研究
- 項目負責人：李祥
- 依託單位：雲南大學
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Fermi空間望遠鏡已經觀測到一百多顆脈衝星發射伽瑪射線輻射（稱為Fermi伽瑪射線脈衝星），豐富的觀測為人們提供了研究脈衝星磁層中粒子加速和輻射的有用信息。結合的脈衝星高能輻射觀測特性，本項目將基於脈衝星三維外間隙模型，通過數值模擬詳細研究粒子加速區性質、高能伽瑪射線輻射機制，利用理論模型重建脈衝星高能輻射過程，解釋脈衝星高能輻射觀測特徵；同時，還將開展對脈衝星三維磁層結構的研究，詳細研究磁層中電流感生的擾動磁場及其對三維磁層結構的貢獻，並進一步分析磁層結構對脈衝星高能輻射的影響。
結題摘要
脈衝星的高能輻射是天體物理學和天文學的熱點研究領域。Fermi空間望遠鏡已經觀測到超過兩百顆脈衝星發射的伽瑪射線輻射，本項目基於脈衝星三維外間隙模型，對脈衝星伽瑪射線輻射從以下三個方面展開研究：
一、構建了脈衝星三維加速區模型。基於外間隙模型，建立了脈衝星伽瑪射線發射的圖像，在理論上解釋了脈衝星的高能伽瑪射線輻射特徵，包括脈衝星的脈衝輪廓及相位分離輻射能譜，並且能給出可由觀測檢驗的預期結果。本項目構建的輻射模型具有以下三個方面的創新性：
（1）詳細研究了不同類型的脈衝星加速區厚度；
（2）詳細研究了加速區內加速電場及電子能量在垂直於加速區磁場方向上的分布；
（3）詳細研究了加速區內磁場曲率的變化及其對伽瑪輻射的影響。
二、詳細研究了脈衝星伽瑪射線的輻射機制與多波段脈衝輪廓特性。針對觀測上獲得的脈衝星輪廓特徵，利用建立的脈衝星伽瑪射線輻射模型進行理論解釋，包括脈衝星脈衝輪廓的理論重建和伽瑪射線峰值滯後、相位對齊等新現象的理論解釋；詳細計算各個能量段脈衝輪廓隨能量變化的特徵，研究了相位分離能譜隨旋轉相位變化的演化特徵，我們的理論模型可更好的解釋脈衝星輪廓的多波段觀測特徵。
三、構建更為合理的磁層三維結構模型。本項目詳細研究了磁層中電流感生的擾動磁場及其對三維磁層結構的影響，詳細計算考慮了電流感生擾動磁場下的脈衝星三維磁場結構，建立了一個物理上更為合理的三維磁層模型，並將此模型運用於脈衝星的發射模式和脈衝輪廓研究。
