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吸积提供能源的重要性通过对双星系统特别是X—射线双星系统的研究第一次得到了广泛的认可。目前关于吸积的理解已经取得了很大的进步。另一方面,磁场在中子星的形成和演化中也起着非常重要的作用。因此,本篇论文主要讨论中子星的磁场同吸积物质之间的相互作用。
第一章我们主要介绍X—射线双星的观测特征及其分类。X—射线双星通常可以分为两类:大质量X—射线双星和小质量X—射线双星。这里我们详细介绍了以中子星为吸积星的X—射线双星系统。
第二章我们主要从两个方面简单介绍中子星的磁场同吸积物质之间的相互作用:1)吸积盘提供的吸积物质同中子星磁场的相互作用;2)星风提供的吸积物质同中子星磁场的相互作用。
第三章主要介绍我们的一个工作:强磁场中子星的吸积磁矩。盘吸积到强磁场中子星上的传统图象受到了两个方面的挑战:一方面来自观测上发现的几个X—射线脉冲星的自转周期发生的变化;另一方面来自由吸积盘—强磁场中子星相互作用的数值模拟得到的理论结果。这暗示了一方面在螺旋桨相也可能会发生吸积,另一方面自转减慢的磁矩会随着吸积率的增加而增加。这里,我们假设即便对旋转非常快的中子星吸积仍然继续,在这个假设下,我们提出了一个通过盘作用在强磁场中子星上磁矩的模型。这个吸积力矩同传统的模型相比具有一些不同的特征,但同观测和数值计算的结果吻合得很好。我们也讨论了在X—射线脉冲星的自转演化上可能存在的应用。
第四章主要介绍我们的另一个工作:星风提供吸积物质的X—射线脉冲星中自转周期和轨道周期之间的关系。根据大质量X—射线双星前主序阶段中子星自转周期星族合成的计算,我们研究了大质量X—射线双星中星风提供吸积物质的X—射线脉冲星中的自转周期同轨道周期之间的关系。当贡献星开始脱离主序阶段时,绝大多数的中子星要么处于稳定吸积阶段,要么仍停留在射电脉冲相。对于前一种情况,自转周期可以被减速到~102-103 s,具体值依赖于轨道周期。我们主要讨论在Be/X—射线双星中自转周期同轨道周期之间关系的可能起源,以及在大质量X—射线双星中可能存在主序阶段的贡献星。我们同时也研究了大质量X—射线双星系统中中子星的磁轴和自转轴之间夹角的演化,这暗示了磁轴和自转轴在它们长期的演化中趋向一致。
第五章主要介绍小质量X—射线双星—毫秒射电脉冲星诞生率问题。我们通过半分析和数值计算的方法计算了小质量X—射线双星和毫秒射电脉冲星的形成和演化,从而对银河系里存在的小质量X—射线双星—毫秒射电脉冲星诞生率问题提出修正。目前绝大多数人认为绝大部分小质量X—射线双星是从中等质量X—射线双星演化而来的。在这篇工作中,我们认为中等质量X—射线双星是毫秒射电脉冲星前身星的主体并考虑它们相对于恒星形成率的演化。我们的计算结果表明,当小质量X—射线双星的寿命取典型值时(~1 Gyr),小质量X—射线双星和毫秒射电脉冲星的恒星形成率是相当的,但是小质量X—射线双星的数目比银河系里观测到的要高一个量级。我们认为,如果毫秒射电脉冲星是从宁静态的小质量X—射线双星演化而来,那么就不存在诞生率问题。此时,在银河系里小质量X—射线双星的数目大约为~104颗。
第六章是对我们前面工作的总结以及今后工作的简单展望。