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统计与数学学院脉冲星磁层数值模拟研究取得新进展

信息来源:统计与数学学院 发布时间:2019-04-10
       近期,国际著名天体学物理杂志《The Astrophysical Journal》( 2019, ApJ, 847, 166 )发表了统计与数学学院曹刚老师在脉冲星磁层数值模拟方面的研究工作。The Astrophysical Journal是天体物理学领域最权威的杂志之一,影响因子为5.551,中科院JCR一区top期刊。曹刚老师于2018年9月任教于云南财经大学统计与数学学院,目前已在国际权威期刊以第一作者发表SCI论文6篇。
图1:脉冲星磁层的三维磁力线分布
       脉冲星是一类高速自转的中子星,而中子星则是大质量恒星演化到后期死亡时形成的致密天体。脉冲星具有高密度、强磁场和强引力等极端物理条件,因而备受天文学家的关注。普遍认为脉冲星的高速自转产生了天文学家观测到的周期性脉冲辐射信号,脉冲星的辐射信号是人们研究脉冲星极端物理可得到的唯一信息。然而,人们目前对脉冲星辐射信号的起源还不是很清楚,主要原因在于人们缺乏对精确脉冲星磁层结构的了解,知道更为真实的磁层结构将有助于理解脉冲星的辐射本质和极端物理过程。
图2:脉冲星磁层在x-z平面上的磁力线分布
       为了知道更为真实的脉冲星磁层结构,作者独立编写了一套谱代码求解了一组含时的麦克斯韦方程组。谱代码的真正优势在于可使用比较适当的分辨率达到比较高的数值精度。作者首先运用谱代码模拟了更为真实的二维脉冲星磁层结构( Cao et al. 2016a )。作者通过将代码推广到三维几何进一步模拟了更为真实的三维脉冲星磁层结构( Cao et al. 2016b )。最近,作者基于更为真实的三维脉冲星磁层结构研究了脉冲星的光变曲线,通过将模型预言的光变曲线与费米观测数据比较,将脉冲星辐射区的位置限定在磁层中的电流层区域( Cao & Yang 2019 )。作者发展了一种新的数值算法模拟了更为真实的脉冲星磁层结构,基于更为真实的脉冲星磁层结构限定了脉冲星伽马射线辐射区的位置,作者开展的一系列研究将有助于揭示脉冲星辐射起源的本质。

       文章连接
       1.http://adsabs.harvard.edu/abs/2019ApJ...874..166C
       2.http://adsabs.harvard.edu/abs/2016MNRAS.455.4267C
       3.http://adsabs.harvard.edu/abs/2016MNRAS.461.1068C
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