【摘 要】
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中子星是宇宙中密度仅次于黑洞的一类天体,它的吸积过程拥有丰富的观测信息,是天文学中一个非常重要的研究领域。脉冲周期(自转周期)是中子星区别于黑洞及其它天体的主要特征之一,在绝大多数系统中,中子星的自转演化都跟磁场与周围物质的相互作用有关。中子星系统一般可以分为三类:小质量X射线双星,大质量X射线双星和孤立中子星。经典的薄盘吸积理论一般适用于小质量X射线双星系统,由于伴星通过洛希瓣渗溢传输物质,在中
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中子星是宇宙中密度仅次于黑洞的一类天体,它的吸积过程拥有丰富的观测信息,是天文学中一个非常重要的研究领域。脉冲周期(自转周期)是中子星区别于黑洞及其它天体的主要特征之一,在绝大多数系统中,中子星的自转演化都跟磁场与周围物质的相互作用有关。中子星系统一般可以分为三类:小质量X射线双星,大质量X射线双星和孤立中子星。经典的薄盘吸积理论一般适用于小质量X射线双星系统,由于伴星通过洛希瓣渗溢传输物质,在中子星周围很容易形成吸积盘。在大质量X射线双星(不包括Be星系统)中,伴星的星风物质损失率比较高,吸积一般是以风吸积的形式进行,一般不容易形成吸积盘。而在年轻的孤立中子星中,如果超新星爆发之后一部分抛射物质在新形成的中子星的引力作用下回落,吸积便可能以回落盘的形式进行。本文针对三种不同的中子星系统及吸积理论开展了一些研究。在第一章绪论中,我首先介绍了中子星的诞生、所处环境及与环境的相互作用、中子星的分类等,并针对不同类型的中子星系统讨论了它们的吸积模型及吸积对中子星自转演化的影响。还介绍了目前关于中子星的几个比较热门的问题,包括磁星,极亮X射线源,超长周期的中子星的自转演化等。第二章研究了第一个极亮X射线脉冲星M82 X-2的吸积盘模型及其磁场大小,极亮X射线源是指光度在10倍Eddington光度以上的一类X射线源,发现之初,大家认为它们可能是中等质量黑洞的候选体,然而在2014年M82 X-2的致密星被证实是中子星,但是对于它的磁场和吸积率有很大的争议。我们利用超爱丁顿吸积模型解释了这个源的吸积率的变化趋势,并得到它的磁场是~1013高斯,与其年龄(~106年)相符。第三章主要研究了自转最慢的孤立脉冲星1E 161348-5055的自转演化。它位于超新星遗迹RCW 103中心,被认为与此超新星遗迹成协。1E 1613的自转周期长达6.67小时(约24 000秒),而RCW 103的年龄通过自行测得仅为2000年左右。在如此短的时间内,中子星自转减速到如此长的周期是极其困难的。一开始它被认为可能是一个双星系统,而通过大量的光学、近红外观测,基本排除了它有伴星的可能,所以最合理的解释就是通过与回落盘的相互作用减速。我们得到其回落盘的初始质量大约为10-7太阳质量,并且只在很小的参数空间内可以达到现在的自转周期,验证了它是一个极其特殊的源。最后在第四章第一节中,我对自己研究生期间已经完成的两个工作进行了总结,第二节是正在进行中的一个工作——如何在大质量X射线双星中寻找磁星。主要介绍了大质量X射线双星系统中的中子星的吸积模型,包括传统的Bondi吸积和Shukura等人在2012年提出的亚声速沉降吸积模型。我们用风吸积理论计算了一组致密星是中子星的大质量X射线双星系统的自转周期的演化,初步结果显示我们的计算有希望能够区分磁星和普通磁场的中子星。第三节展望了以后可以继续开展的工作。
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