薄屏模型致密天体与弥漫介质研究团组课件

星际闪烁和散射 星际介质对信号传播的影响 星际介质分布在恒星和恒星之间 包括星际气体 星际尘埃 宇宙线与星际磁场 星际介质对地球上所接受天体辐射信号的影响 1 色散展宽 DM 2 散射3 法拉第旋转 FaradayRotation 4 星际闪烁 Scintillation 由一定尺度上的介质非均匀性引起 脉冲星 星际介质的探针 脉冲星辐射是动态的信号 色散展宽 电子柱密度 散射 导致轮廓展宽脉冲星辐射具有偏振 法拉第旋转探测星际磁场分布 脉冲星辐射被限制限制在很小的角径范围 近似点光源 星际闪烁 2020 3 4 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 色散 散射导致脉冲轮廓展宽 2020 3 4 5 PulsarWorkshop 2009 Beijng 2020 3 4 6 PulsarWorkshop 2009 Beijng 散射导致脉冲轮廓展宽 星际磁场引起的法拉第旋转旋转量RM 星际闪烁 2020 3 4 8 PulsarWorkshop 2009 Beijng 经过薄屏后信号的相位和幅度的变化 展宽角径散射展宽 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 9 薄屏模型可以较好地符合大部分观测现象 星际闪烁 Apparentsourcediameters 2020 3 4 10 PulsarWorkshop 2009 Beijng 星际介质在空间的分布 空间分布理论模型 其中q 1 a为波数 湍流扰动尺度的倒数 视线方向电子密度平均空间湍动强度 11 3 Kolmogorov谱当 4时 陡谱模型 Bandford Narayan1985 内尺度模型 innerscale Colesetal 1987 2020 3 4 12 PulsarWorkshop 2009 Beijng 星际介质在空间的分布 薄屏模型 不均匀区的典型大小为a 厚度为D 各处的折射率不同 是随机分布的 平均折射率接近于1 厚屏模型 弥漫于脉冲星与观测者之间 2020 3 4 13 PulsarWorkshop 2009 Beijng 散射理论 等效屏模型 脉冲星星际闪烁 衍射式闪烁 Scheuer1968 Rickett 1969星际介质小空间尺度 108 1010cm 特征时标 1 D 几分钟到几小时 消相干带宽 1 D 100KHz到几十MHz 折射式闪烁 Sieber1982 Rickett 1984星际介质大空间尺度 1012 1014cm 特征时标 几天到几月甚至年 D 1 长期流量变化对衍射式闪烁的有关特征量例如特征时间 特征带宽 漂移模式等有调制作用 4 4 Kolmogorov谱 11 3 描述DISS动态谱 薄屏模型 TheorypredictionofDISSparameters Thinscatteringscreenmodel 2020 3 4 16 PulsarWorkshop 2009 Beijng 曲线变化 Viss Pulsartransversevelocitiesderivedfromdiffractivescintillationspectra Gupta 1994 18 Thinscreen 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 19 4 11 3 Kolmogorovfluctuationspectrum u sF sd describethescatteringstrengthsFistheFresnelscaleatthescatteringdiskatwhichthegeometricphasedifferenceis1radiancomparedtothedirectpath sdisascaleattheobserveratwhichtheaveragephasechangesis1radian u1 strongscattering 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 21 流量变化和调制指数 2020 3 4 22 PulsarWorkshop 2009 Beijng 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 23 Fornearbypulsars themodulationisweak andDISSwillbemaineffect ForKolmogorovspectrum m u5 6 m 1ForlargerDM DISSeffectisweaker andm DM 1 ButRISSisstronger withm u 1 3 u D som DM 1 3 OralpresentationatIAUC182SubmittedtoCJAA d d Diffractivescintillation DISS shortnarrowRefractivescintillation RISS longwide 五颗脉冲星在1540MHz的长期星际闪烁监测 每9天观测一次 数据2001年1月2002年6月积分2 6hr 子积分2 4min被观测脉冲星 PSRB0329 54PSRB1823 26PSRB1929 10PSRB2020 28PSRB2021 51 闪烁研究 Wang N Manchester R N Johnston S Rickett Betal 2005 MNRAS 358 270 2020 3 4 25 PulsarWorkshop 2009 Beijng PSRB0329 54的动态谱 DM 26 8pccm 3D 1 06kpc3hr的观测结果 td 10 30min d 5 15MHz 2020 3 4 26 PulsarWorkshop 2009 Beijng 二维自相关分析 二维自相关特征时间和特征频率 闪烁二维动态谱 2020 3 4 28 PulsarWorkshop 2009 Beijng 二维自相关函数 2020 3 4 29 PulsarWorkshop 2009 Beijng 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 30 ModellingACFsforPSRB0329 54 strongscatteringthindiskKolmogorovspectrum 闪烁参数与频率的依赖关系 a Bhat Rao Gupta1999b Gupta Rickett Lyne1994c Stinebring Fainon Mckinnon1996d Ourresults 2020 3 4 32 PulsarWorkshop 2009 Beijng DailyObservationsofInterstellarScintillationinPSRB0329 54 Obs Mar12 31 2004 Wang N Yan Z Manchetser R N etal 2008 MNRAS DailyObservationsofInterstellarScintillationinPSRB0329 54 调制系数 对于Kolmogorov谱 调制系数的理论值 调制系数理论和观测的对比 Modulationindices Observed prediction 闪烁参数的互相关Crosscorrelation Wang N Yan Z Manchetser R N etal 2008 MNRAS accepted 二次谱SecondarySpectra TwodimensionalFFTofdynamicspectrum Observingthestructureofcentralimage 2020 3 4 PulsarWorkshop 2009 Beijng 40 KolmogorovSpectrum 3 67 折射式衍射特征时间 Theoryprediction StructureFunction 衍射式星际闪烁的参量 TC93模型Taylor Cordes1993 NE2001模型Cordes Lazio2003a b 2020 3 4 45 PulsarWorkshop 2009 Beijng 闪烁和自行速度的相关性 Harrison Lyne1993 Gupta1995 2020 3 4 46 PulsarWorkshop 2009 Beijng Putney Stinebring2006 2020 3 4 47 PulsarWorkshop 2009 Beijng 2020 3 4 48 PulsarWorkshop 2009 Beijng 脉冲星的自行速度脉冲星闪烁速度银河系星际电子密度模型 Putney Stinebring2006 据已知的脉冲星速度和距离得到的脉冲星闪烁速度的期望值 Gupta1995 Bogd