关于射电脉冲星偏振特征的研究
2020-02-14周敏
周敏
摘 要：射电脉冲星的偏振轮廓特征是最直接的观测特征。现在所观测的脉冲星的辐射通常用脉冲星灯塔模型来解释，脉冲星的自转轴和磁轴之间有一夹角，当脉冲星的辐射束自转一周，地球上的我们就能看到一个脉冲。而脉冲星的偏振观测包含了总强度、线偏振和圆偏振三个方面的信息。由于一些脉冲星的偏振比较弱，特别是圆偏振普遍不强，要求射电望远镜有很高的灵敏度，所以目前拥有高信噪比的偏振资料的脉冲星的数目并不多。
关键词：脉冲星;偏振轮廓;线偏振;圆偏振
中图分类号：TN78 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）02-0066-02
Abstract： The polarization profile of a radio pulsar is the most direct observed feature. Current observations of pulsar radiation are usually explained by the pulsar lighthouse model. The pulsar's spin axis and magnetic axis are at an Angle. When the pulsar's radiation beam rotates once， we on earth can see a pulse. The pulsar polarization observation includes the total intensity， linear polarization and circular polarization. Due to the weak polarization of some pulsars， especially the circular polarization， which requires high sensitivity of radio telescopes， the number of pulsars with high signal-to-noise ratio polarization data is not large at present.
Keywords： pulsar; pulsar polarization profile; linear polarization; circular polarization
脉冲星是20世纪60年代天文学的四大发现之一，它的发现证实了中子星的存在。脉冲星是很弱的射电源，目前的灵敏度高的射电望远镜也只能观测到少数的个别脉冲。对大多数的脉冲星的观测需要将成千上万的个别脉冲按照周期进行叠加，这就是脉冲星的积分轮廓。脉冲星的观测能用四个斯托克斯参数（I、Q、U和V）来描述，但不同的脉冲星的偏振特征差别较大。
1 脉冲星辐射束几何模型
大多数脉冲星的射电轮廓可以近似地看成是对称的。脉冲辐射束也呈现为一个对称的锥形。图1是脉冲星辐射束的几何示意图。脉冲星绕着自转轴自转一周所用的时间叫做一周期，脉冲星在一周期内扫过360°。但是只能在几十度的观测范围内观测到脉冲信号。图中，OR为自转轴、OQ为磁轴和OP为视线方向。把自转轴和磁轴之间的夹角称为磁倾角α，即为QR所对应的角度。观测者视线与磁轴之间最近距离所确定的角β叫视线角，？詛为辐射束半徑，Ф是脉冲星的自转经度，也叫脉冲星的相位。Ψ为线偏振位置角。
2 脉冲星辐射的偏振测量
4 数据处理
本文的脉冲星数据来自EPN脉冲星轮廓数据库，目前EPN数据库包括1223颗脉冲星，超过4570个脉冲轮廓，引用了60多篇文献，是研究脉冲星轮廓的重要工具。该数据库的存在，为研究脉冲星带来了极大的便利。
以脉冲星PSR J0358+5413为例进行分析。该脉冲星信噪比极好，并且具有多频的偏振数据，有着较强的科学研究意义。表1是该脉冲星在不同频率上的线偏振度。
偏振轮廓图像的第一栏实线部分是总强度，虚线代表线偏振强度，点线代表圆偏振强度脉冲总强度。第二栏是对应的偏振位置角曲线，表示偏振位置角随相位的变化。从图像中看出偏振位置角出现了跳变情况，按照跳变是否接近90°，分为了orthogonal和non-orthogonal两种，表示接近90°跳变和非90°跳变。图中出现了180°跳变，这是正常情况，是由于数据处理时导致。
参考文献：
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