脉冲星的闪烁和散射课件

1、脉冲星的闪烁和散射课件脉冲星的闪烁和散射课件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(Faraday Rotation) 4. 星际闪烁(Scintillation) 由一定尺度上的介质非均匀性引起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

2、。 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2022/9/124Pulsar Workshop, 2009, Beijng色 散2022/9/106Pulsar Workshop, 200散射导致脉冲轮廓展宽2022/9/125Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射2022/9/107Pulsar Workshop, 22022/9/126Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射导致脉冲轮廓展宽2022/9/108Pulsar Workshop, 200星际磁场引起的法拉第旋转旋转量RM星际磁场引起的法拉第旋转旋转量RM星际闪烁 2

3、022/9/128Pulsar Workshop, 2009, Beijng经过薄屏后信号的相位和幅度的变化星际闪烁 2022/9/1010Pulsar Worksh展宽角径散射展宽2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng9薄屏模型可以较好地符合大部分观测现象星际闪烁 展宽角径2022/9/10Pulsar Workshop, Apparent source diametersSDdd2022/9/1210Pulsar Workshop, 2009, BeijngApparent source diametersSDdd星际介质在空间的分布空间分布理论模型其

4、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。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=11/3：Kolmogorov谱 当 4 时，陡谱模型 ( Bandford & Narayan 1985 ) 内尺度模型（inner scale）(Coles et al. 1987)2022/9/1212Pulsar Workshop, 2009, Beijng星际介质在空间的分布=11/3：Kolmogorov谱2022/9/1014P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

5、冲星与观测者之间2022/9/1213Pulsar Workshop, 2009, Beijng散射理论：等效屏模型薄屏模型：不均匀区的典型大小为a，厚度为D，各处的折射率不同脉冲星星际闪烁衍射式闪烁: Scheuer 1968; Rickett, 1969 星际介质小空间尺度:1081010 cm; 特征时标 ： 1/D 几分钟到几小时， 消相干带宽 : 1/D 100 KHz到几十MHz; 脉冲星星际闪烁衍射式闪烁: Scheuer 1968; R折射式闪烁：Sieber 1982; Rickett, 1984 星际介质大空间尺度:10121014 cm; 特征时标：几天到几月甚至年; D

6、 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。折射式闪烁：Sieber 1982; Rickett, 194Kolmogorov谱 (=11/3)：描述DISS动态谱(薄屏模型) Theory prediction of DISS parameters (Thin scattering screen model)2022/9/1216Pulsar Workshop, 2009, Beijng4Kolmogorov谱 (=11/3)：描述D脉冲星的自行为主导地球公转速度沿视线方向曲线变化忽略介质速度曲线变化V iss: Pulsar transvers

7、e velocities derived from diffractive scintillation spectra：脉冲星的自行为主导地球公转速度沿视线忽略介质速度曲线变化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流量变化和调制指数2022/9/1222Pulsar Workshop, 2009, Beijng流量变化和调制指数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闪烁参数

10、的互相关Cross correlationWang, N.; Yan, Z.; Manchetser, R. N. et al.: 2008, MNRAS, accepted闪烁参数的互相关Cross correlationWang二次谱Secondary Spectra,Two dimensional FFT of dynamic spectrumObserving the structure of central image !二次谱Observing the structure of 2022/9/12Pulsar Workshop, 2009, Beijng402022/9/10Pul

11、sar Workshop, 2009Kolmogorov Spectrum =3.67Kolmogorov Spectrum =3.67折射式衍射特征时间Theory prediction:折射式衍射特征时间Theory prediction:Structure FunctionStructure Function衍射式星际闪烁的参量衍射式星际闪烁的参量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闪烁和自行速度的相关性Harrison & Lyne 1993Gupta 19952022/9/1246Pulsar Workshop, 2009, Beijng闪烁和自行速度的相关性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脉冲星的自行速度 Putney & Stinebring 2006脉冲星的闪烁和散射课件 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。 Gupta 1995 Bogdanov et al. 2002 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。 消相关带宽周年变化图闪烁参数和闪烁速度的周年变化（星号是零星观测的的处理结果） 消相关带宽周年变化图闪烁时标周年变化闪烁