由于脈沖星磁層是粒子加速和輻射的地點(diǎn),所以真實(shí)脈沖星磁層的模擬成為了脈沖星物理中重要的研究領(lǐng)域之一。在本論文中,開展了脈沖星磁層模擬及其應(yīng)用的研究。利用準(zhǔn)譜法,獨(dú)立編寫了求解一組完整含時(shí)的麥克斯韋方程的程序,并應(yīng)用于脈沖星磁層的模擬及其光變曲線的計(jì)算。主要的研究工作如下。首先開展了軸對(duì)稱無力脈沖星磁層的二維模擬。在準(zhǔn)譜算法中,電場(chǎng)和磁場(chǎng)在球坐標(biāo)下分別被展開為矢量球諧函數(shù),磁場(chǎng)的無散性則通過一種投影法被解析地維持。該程序可很好地再現(xiàn)Deutsch真空解和Michel單極解,而且可很好地描述平行轉(zhuǎn)子無力磁層的含時(shí)演化。模擬表明赤道面中的電流片可被很好地分辨,且從穩(wěn)態(tài)中獲得的自轉(zhuǎn)變慢功率與Spitkovsky(2006)給出的結(jié)果很好地一致。其次開展了具有等離子體導(dǎo)電率的傾斜脈沖星磁層的研究,模擬了從無限(即無力近似)到有限導(dǎo)電率的脈沖星磁層,并獲得了從Deutsch真空極限平滑過渡到無力極限的一組阻抗解,且在無力模擬中獲得了脈沖星自轉(zhuǎn)變慢功率隨磁傾角α的sin~2α變化關(guān)系。最后研究了阻抗磁層結(jié)構(gòu)中伽馬射線脈沖星的輻射方式和光變曲線,其中幾何法和粒子軌跡法分別被用于產(chǎn)生脈沖星的伽馬射線光變... 

【文章來源】：云南大學(xué)云南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 伽馬射線脈沖星的觀測(cè)特征
    1.1 轉(zhuǎn)動(dòng)中子星模型
    1.2 伽馬射線脈沖星的分布
    1.3 伽馬射線光變曲線的性質(zhì)
    1.4 伽馬射線能譜的性質(zhì)
第二章 脈沖星電動(dòng)力學(xué)
    2.1 真空偶極磁層
    2.2 電荷分離的磁層
    2.3 無力磁層
        2.3.1 無力的脈沖星方程
        2.3.2 無力單極解
        2.3.3 無力偶極解
        2.3.4 含時(shí)無力磁層的模擬
        2.3.5 無力模型對(duì)粒子加速的提示
    2.4 阻抗磁層
    2.5 磁層的PIC模擬
    2.6 磁層結(jié)構(gòu)觀測(cè)上的特征
第三章 磁層模擬的準(zhǔn)譜法
    3.1 切比雪夫函數(shù)
        3.1.1 切比雪夫多項(xiàng)式的定義
        3.1.2 切比雪夫多項(xiàng)式的性質(zhì)
        3.1.3 切比雪夫多項(xiàng)式展開
    3.2 矢量球諧函數(shù)
        3.2.1 連帶勒讓德多項(xiàng)式
        3.2.2 標(biāo)量球諧函數(shù)的定義
        3.2.3 矢量球諧函數(shù)的定義
        3.2.4 矢量球諧函數(shù)的性質(zhì)
        3.2.5 矢量場(chǎng)的球諧矢量展開
        3.2.6 無散度矢量場(chǎng)的球諧矢量展開
    3.3 麥克斯韋方程組
    3.4 求解麥克斯韋方程組的準(zhǔn)譜算法
        3.4.1 角向的球諧矢量展開
        3.4.2 徑向的切比雪夫展開
        3.4.3 磁場(chǎng)的無散度限制
        3.4.4 時(shí)間積分
        3.4.5 內(nèi)邊界條件
        3.4.6 外邊界條件
        3.4.7 譜過濾
第四章 二維軸對(duì)稱無力磁層的模擬
    4.1 引言
    4.2 無力電動(dòng)力學(xué)
    4.3 準(zhǔn)譜算法
    4.4 結(jié)果
        4.4.1 平行轉(zhuǎn)子的Deutsch真空解
        4.4.2 無力單極解
        4.4.3 平行轉(zhuǎn)子的無力解
    4.5 討論和總結(jié)
第五章 具有宏觀電導(dǎo)率磁層的三維模擬
    5.1 引言
    5.2 無力和阻抗電動(dòng)力學(xué)
    5.3 準(zhǔn)譜算法
    5.4 結(jié)果
        5.4.1 數(shù)值設(shè)定
        5.4.2 脈沖星的無力磁層結(jié)構(gòu)
        5.4.3 脈沖星的阻抗磁層結(jié)構(gòu)
    5.5 討論和總結(jié)
第六章 阻抗磁層的伽馬射線光變曲線
    6.1 引言
    6.2 真實(shí)的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)
    6.3 極冠的形狀
    6.4 幾何法的光變曲線
    6.5 粒子軌跡法的光變曲線
        6.5.1 真實(shí)的粒子軌跡
        6.5.2 天空投影和光變曲線
    6.6 運(yùn)用到Vela脈沖星
    6.7 討論和總結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
博士期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：2900512