脈沖星的閃爍和散射課件

1、脈沖星的閃爍和散射課件脈沖星的閃爍和散射課件星際介質(zhì)對信號傳播的影響星際介質(zhì)分布在恒星和恒星之間，包括星際氣體、星際塵埃、宇宙線與星際磁場。星際介質(zhì)對地球上所接受天體輻射信號的影響： 1. 色散展寬(DM) 2. 散射 3. 法拉第旋轉(zhuǎn)(Faraday Rotation) 4. 星際閃爍(Scintillation) 由一定尺度上的介質(zhì)非均勻性引起星際介質(zhì)對信號傳播的影響星際介質(zhì)分布在恒星和恒星之間，包括星脈沖星星際介質(zhì)的探針脈沖星輻射是動態(tài)的信號：色散展寬，電子柱密度。散射：導致輪廓展寬脈沖星輻射具有偏振：法拉第旋轉(zhuǎn)探測星際磁場分布。脈沖星輻射被限制限制在很小的角徑范圍，近似點光源：星際閃爍

2、。 脈沖星星際介質(zhì)的探針脈沖星輻射是動態(tài)的信號：色散展寬，電2022/9/124Pulsar Workshop, 2009, Beijng色 散2022/9/106Pulsar Workshop, 200散射導致脈沖輪廓展寬2022/9/125Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射2022/9/107Pulsar Workshop, 22022/9/126Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射導致脈沖輪廓展寬2022/9/108Pulsar Workshop, 200星際磁場引起的法拉第旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量RM星際磁場引起的法拉第旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)量RM星際閃爍 2

3、022/9/128Pulsar Workshop, 2009, Beijng經(jīng)過薄屏后信號的相位和幅度的變化星際閃爍 2022/9/1010Pulsar Worksh展寬角徑散射展寬2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng9薄屏模型可以較好地符合大部分觀測現(xiàn)象星際閃爍 展寬角徑2022/9/10Pulsar Workshop, Apparent source diametersSDdd2022/9/1210Pulsar Workshop, 2009, BeijngApparent source diametersSDdd星際介質(zhì)在空間的分布空間分布理論模型其

4、中q=1/a為波數(shù)，湍流擾動尺度的倒數(shù)。 ：視線方向電子密度平均空間湍動強度。星際介質(zhì)在空間的分布空間分布理論模型其中q=1/a為波數(shù)，湍=11/3：Kolmogorov譜 當 4 時，陡譜模型 ( Bandford & Narayan 1985 ) 內(nèi)尺度模型（inner scale）(Coles et al. 1987)2022/9/1212Pulsar Workshop, 2009, Beijng星際介質(zhì)在空間的分布=11/3：Kolmogorov譜2022/9/1014P薄屏模型：不均勻區(qū)的典型大小為a，厚度為D，各處的折射率不同，是隨機分布的，平均折射率接近于1。 厚屏模型：彌漫于脈

5、沖星與觀測者之間2022/9/1213Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射理論：等效屏模型薄屏模型：不均勻區(qū)的典型大小為a，厚度為D，各處的折射率不同脈沖星星際閃爍衍射式閃爍: Scheuer 1968; Rickett, 1969 星際介質(zhì)小空間尺度:1081010 cm; 特征時標 ： 1/D 幾分鐘到幾小時， 消相干帶寬 : 1/D 100 KHz到幾十MHz; 脈沖星星際閃爍衍射式閃爍: Scheuer 1968; R折射式閃爍：Sieber 1982; Rickett, 1984 星際介質(zhì)大空間尺度:10121014 cm; 特征時標：幾天到幾月甚至年; D

6、 1 長期流量變化 對衍射式閃爍的有關特征量例如特征時間，特征帶寬，漂移模式等有調(diào)制作用。折射式閃爍：Sieber 1982; Rickett, 194Kolmogorov譜 (=11/3)：描述DISS動態(tài)譜(薄屏模型) Theory prediction of DISS parameters (Thin scattering screen model)2022/9/1216Pulsar Workshop, 2009, Beijng4Kolmogorov譜 (=11/3)：描述D脈沖星的自行為主導地球公轉(zhuǎn)速度沿視線方向曲線變化忽略介質(zhì)速度曲線變化V iss: Pulsar transvers

7、e velocities derived from diffractive scintillation spectra：脈沖星的自行為主導地球公轉(zhuǎn)速度沿視線忽略介質(zhì)速度曲線變化V Gupta (1994):18Thin screen, SDddGupta (1994):20Thin screen, SD2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng19=4=11/3: Kolmogorov fluctuation spectrum2022/9/10Pulsar Workshop, 2009u=sF/sd : describe the scattering stre

8、ngthsF is the Fresnel scale at the scattering disk at which the geometric phase difference is 1 radian compared to the direct path;sd is a scale at the observer at which the average phase changes is 1 radian. u1: strong scatteringu=sF/sd : describe the scatter2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng21

9、2022/9/10Pulsar Workshop, 2009流量變化和調(diào)制指數(shù)2022/9/1222Pulsar Workshop, 2009, Beijng流量變化和調(diào)制指數(shù)2022/9/1024Pulsar Wor2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng23For nearby pulsars, the modulation is weak, and DISS will be main effect. For Kolmogorov spectrum, mu5/6 m prediction !Modulation indicesObserved p閃爍參數(shù)

10、的互相關Cross correlationWang, N.; Yan, Z.; Manchetser, R. N. et al.: 2008, MNRAS, accepted閃爍參數(shù)的互相關Cross correlationWang二次譜Secondary Spectra,Two dimensional FFT of dynamic spectrumObserving the structure of central image !二次譜Observing the structure of 2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng402022/9/10Pul

11、sar Workshop, 2009Kolmogorov Spectrum =3.67Kolmogorov Spectrum =3.67折射式衍射特征時間Theory prediction:折射式衍射特征時間Theory prediction:Structure FunctionStructure Function衍射式星際閃爍的參量衍射式星際閃爍的參量TC93模型Taylor & Cordes 1993NE2001模型Cordes & Lazio 2003 a,b 2022/9/1245Pulsar Workshop, 2009, BeijngTC93模型NE2001模型2022/9/104

12、7Pulsa閃爍和自行速度的相關性Harrison & Lyne 1993Gupta 19952022/9/1246Pulsar Workshop, 2009, Beijng閃爍和自行速度的相關性Harrison & Lyne 19 Putney & Stinebring 20062022/9/1247Pulsar Workshop, 2009, Beijng2022/9/1049Pulsar Workshop, 202022/9/1248Pulsar Workshop, 2009, Beijng2022/9/1050Pulsar Workshop, 20脈沖星的自行速度脈沖星閃爍速度銀河系星際電子密度模型脈沖星的自行速度 Putney & Stinebring 2006脈沖星的閃爍和散射課件 據(jù)已知的脈沖星速度和距離得到的脈沖星閃爍速度的期望值。 Gupta 1995 Bogdanov et al. 2002 據(jù)已知的脈沖星速度和距離得到的脈沖星閃爍速度的期望值。 消相關帶寬周年變化圖閃爍參數(shù)和閃爍速度的周年變化（星號是零星觀測的的處理結果） 消相關帶寬周年變化圖閃爍時標周年變化閃爍