毫秒脉冲星高能物理过程研究

Since its launch in 2008, the Large Area Telescope (LAT) on board the Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi LAT) has detected more than 120 gamma-ray pulsars, which include more than 40 millisecond pulsars, and this number will steady increase with further observations. So MSPs have became an important class of gamma-ray sources. In this project, we will perform the following research: (1) based on the present vacuum outer gap models of MSPs, we will propose a three-dimensional magnetosphere model to explain the observations. (2) By using a Monte Carlo method, we will study the statistical properties of gamma-ray MSPs, and the possible contribution to difuse gamma-ray emission and the Galactic positrons; (3) We will study the origin of the gamma-ray emission from Globular clusters.

自2008年投入使用以来，Fermi卫星探测到了120多颗伽玛射线脉冲星，其中超过40颗毫秒脉冲星（MSPs）。同时，在Fermi星表给出的银河系未证认源中，很大部分位于较高纬度、具有与伽玛射线脉冲星类似的能谱特性，它们也可能是MSPs，MSPs已经成为一类重要的伽玛射线源，Fermi卫星的日益丰富的观测资料为理论研究提供了大量有用的信息。本项目拟使用Fermi卫星获得的观测资料，开展（1）MSPs高能辐射的研究。通过对MSP的磁场结构、加速区几何和加速过程开展研究，构建合理的三维辐射模型，合理解释观测结果；（2）利用蒙特卡洛模拟方法，基于MSPs高能辐射的外间隙模型，开展相关统计研究，探讨高银纬区域未证认河内源的起源，以及对弥散伽玛射线辐射的贡献、对银河正电子的可能贡献；（3）研究球状星团高能辐射的起源及MSPs对其高能辐射的贡献。

Fermi LAT已经探测到超过200颗伽马射线脉冲星，其中近一半为毫秒脉冲星（MSPs）。MSPs已成为重要的银河伽马射线源。本项目主要开展了毫秒脉冲星高能物理过程及相关研究，主要结果如下：（1）毫秒脉冲星高能物理过程的研究，改进了毫秒脉冲星高能辐射外间隙模型，合理解释了观测到的位相平均能谱；（2）考虑了毫秒脉冲星表面微扰磁场的影响，开展了射电和伽马射线辐射位相一致毫秒脉冲星的研究，解释了观测结果；（3）开展了超新星遗迹对银河宇宙线贡献的研究。西藏羊八井ARGO实验探测到H+He的膝区结构，利用非线性扩散激波加速机制，我们考虑了超新星遗迹产生的H+He粒子谱，从理论上解释了宇宙线H+He的观测结果。上述工作发表2 区SCI论文3篇，培养研究生5人。