關于射電脈沖星偏振特征的研究

周敏

摘 ?要：射電脈沖星的偏振輪廓特征是最直接的觀測特征。現在所觀測的脈沖星的輻射通常用脈沖星燈塔模型來解釋，脈沖星的自轉軸和磁軸之間有一夾角，當脈沖星的輻射束自轉一周，地球上的我們就能看到一個脈沖。而脈沖星的偏振觀測包含了總強度、線偏振和圓偏振三個方面的信息。由于一些脈沖星的偏振比較弱，特別是圓偏振普遍不強，要求射電望遠鏡有很高的靈敏度，所以目前擁有高信噪比的偏振資料的脈沖星的數目并不多。

關鍵詞：脈沖星;偏振輪廓;線偏振;圓偏振

中圖分類號：TN78 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）02-0066-02

Abstract： The polarization profile of a radio pulsar is the most direct observed feature. Current observations of pulsar radiation are usually explained by the pulsar lighthouse model. The pulsar's spin axis and magnetic axis are at an Angle. When the pulsar's radiation beam rotates once， we on earth can see a pulse. The pulsar polarization observation includes the total intensity， linear polarization and circular polarization. Due to the weak polarization of some pulsars， especially the circular polarization， which requires high sensitivity of radio telescopes， the number of pulsars with high signal-to-noise ratio polarization data is not large at present.

Keywords： pulsar; pulsar polarization profile; linear polarization; circular polarization

脈沖星是20世紀60年代天文學的四大發現之一，它的發現證實了中子星的存在。脈沖星是很弱的射電源，目前的靈敏度高的射電望遠鏡也只能觀測到少數的個別脈沖。對大多數的脈沖星的觀測需要將成千上萬的個別脈沖按照周期進行疊加，這就是脈沖星的積分輪廓。脈沖星的觀測能用四個斯托克斯參數（I、Q、U和V）來描述，但不同的脈沖星的偏振特征差別較大。

1 脈沖星輻射束幾何模型

大多數脈沖星的射電輪廓可以近似地看成是對稱的。脈沖輻射束也呈現為一個對稱的錐形。圖1是脈沖星輻射束的幾何示意圖。脈沖星繞著自轉軸自轉一周所用的時間叫做一周期，脈沖星在一周期內掃過360°。但是只能在幾十度的觀測范圍內觀測到脈沖信號。圖中，OR為自轉軸、OQ為磁軸和OP為視線方向。把自轉軸和磁軸之間的夾角稱為磁傾角α，即為QR所對應的角度。觀測者視線與磁軸之間最近距離所確定的角β叫視線角，？詛為輻射束半徑，Ф是脈沖星的自轉經度，也叫脈沖星的相位。Ψ為線偏振位置角。

2 脈沖星輻射的偏振測量

4 數據處理

本文的脈沖星數據來自EPN脈沖星輪廓數據庫，目前EPN數據庫包括1223顆脈沖星，超過4570個脈沖輪廓，引用了60多篇文獻，是研究脈沖星輪廓的重要工具。該數據庫的存在，為研究脈沖星帶來了極大的便利。

以脈沖星PSR J0358+5413為例進行分析。該脈沖星信噪比極好，并且具有多頻的偏振數據，有著較強的科學研究意義。表1是該脈沖星在不同頻率上的線偏振度。

偏振輪廓圖像的第一欄實線部分是總強度，虛線代表線偏振強度，點線代表圓偏振強度脈沖總強度。第二欄是對應的偏振位置角曲線，表示偏振位置角隨相位的變化。從圖像中看出偏振位置角出現了跳變情況，按照跳變是否接近90°，分為了orthogonal和non-orthogonal兩種，表示接近90°跳變和非90°跳變。圖中出現了180°跳變，這是正常情況，是由于數據處理時導致。

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