射电脉冲星磁层变化的多波段辐射研究

The emission properties of pulsars can potentially provide important clues on the physical mechanism of magnetosphere. It is generally agreed that the radiation are originated from an inner magnetospheric charge acceleration region near the pulsar polar cap. The emission properties related to phenomena occurring over very different time scales from sub-pulses to long-term moding and intermittence are routinely observed at radio band. The rotation-powered pulsars are generally believed to have a steady luminosity at X-ray energies. Recently, some X-ray variability has been observed in the form of short bursts associated with X-ray flux enhancements and spectral changes. However, all these variable phenomena are believed to result from magnetic activity and are expected to associate with nulling, mode-switching and subpulse-drifting phenomena in the radio band. The mechanism of pulsar emission remains a mystery after decades of study. Base on the excellent angular and energy resolution intrinsic to the Hard X-ray Modulation Telescope and sensitive radio telescopes, we are trying to reveal a rich phenomenology through simultaneous radio and X-ray observations that can potentially provide interesting clues on the emission processes of pulsars.

脉冲星辐射特性对于揭示脉冲星磁层的物理机制具有十分重要的研究意义。位于脉冲星极冠区的内加速间隙中，由于等离子体的间歇性行为会表现出多种射电辐射现象，而且自转供能脉冲星的X射线辐射通常是热谱和非热谱的混合谱。目前我们关于脉冲星磁层中等离子体密度的变化机制和行为，磁层的变化是否会同时导致不同能段辐射特性的变化等都是未知的。依托于硬X射线调制望远镜卫星高分辨率和宽能带的优势，并且结合地基射电望远镜对脉冲星进行同时观测，通过研究不同能段辐射现象之间的相关性，探索射电和高能辐射之间的联系，验证和检验辐射模型，探索和研究脉冲星在多能段的辐射机制，加深对辐射过程的认识。

脉冲星辐射特性对于揭示脉冲星磁层的物理机制具有十分重要的研究意义。位于脉冲星极冠区的内加速间隙中，由于等离子体的间歇性行为会表现出多种射电辐射现象，而且自转供能脉冲星的X射线辐射通常是热谱和非热谱的混合谱。目前我们关于脉冲星磁层中等离子体密度的变化机制和行为，磁层的变化是否会同时导致不同能段辐射特性的变化等都是未知的。依托于硬X射线调制望远镜卫星高分辨率和宽能带的优势，并且结合地基射电望远镜对脉冲星进行同时观测，通过研究不同能段辐射现象之间的相关性，探索射电和高能辐射之间的联系，验证和检验辐射模型，探索和研究脉冲星在多能段的辐射机制，加深对辐射过程的认识。通过对一批具有特殊辐射特性的脉冲星进行多波段的观测研究，得到的重要结果如下：模式变换现象存在某种记忆效应和准周期性，其起源于辐射高度的变化；船帆座脉冲星首次发现了与传统的脉冲缺失和子脉冲漂移所不一样的新的调制现象，而且巨脉冲辐射表现出了某种团簇效应，爆发的概率随着观测时间而减小，通过子脉冲漂移和巨微脉冲辐射的研究，表明船帆座脉冲星的自转突变可能影响了产生脉冲信号的磁层物理性质；首次发现了脉冲星存在三个同心的辐射锥和一个核辐射区，辐射区高度以约 300 公里为步长逐步升高，中心锥和外锥辐射可能来自同一套磁力线；通过脉冲星的星际闪烁效应发现闪烁的时标和带宽与频率具有相关性，而且闪射屏大约位于地球和脉冲星中间；发现了亮脉冲和准周期性的微结构，这对于揭示脉冲星磁层的几何结构和粒子物理具有重要的研究意义；研究发现周期性的脉冲缺失和周期性的强度调制与子脉冲漂移现象有不同的物理机制；子脉冲漂移仅仅来源于锥辐射区，但是强度调制和周期性的脉冲缺失则是来自于整个辐射区的相位稳定性的周期性调制。