毫秒脉冲星的偏振观测

Report
中国科学院新疆天文台
毫秒脉冲星的偏振观测
闫文明
中国科学院新疆天文台
19/08/2013
NAOC, Beijing
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偏振

电矢量振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,
它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。
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偏振光的描述方法

经典方法

斯托克斯参数法
I:总强度
(Q2+U2)1/2: 线偏振成分的强度
V:圆偏振成分的强度
tan-1(U/Q)/2:线偏振位置角
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斯托克斯参数的性质

自然光:{I,0,0,0}

强度为I的自然光可看作是两束强度相等、不相干的
反向偏振光{I/2,Q,U,V}和{I/2,-Q,-U,-V}的混合。

任意偏振光{I,Q,U,V}可以分为一束自然光{I(Q2+U2+V2)1/2,0,0,0}和一束完全椭圆偏振光
{(Q2+U2+V2)1/2,Q,U,V},
或者一束自然光{I-(Q2+U2+V2)1/2-|V|,0,0,0}和一
束完全线偏振光{(Q2+U2+V2)1/2,Q,U,0}以及一束完
全圆偏振光{|V|,0,0,V}。
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Polarization measurements

Radio telescopes usually take measurements in
two orthogonal polarizations.

For a dual-linear feed

For a dual-circular feed
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法拉第旋转效应

β=RM·λ2
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脉冲星的周期分布
Normal pulsars
Millisecond pulsars
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P-Pdot diagram
Harding 2013
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Duty cycle (W/P)
Kramer et al. 1998
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光速圆柱半径
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Pulsar emission beam
Gil et al . 1984
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Opening angle
Kramer et al. 1998
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Interpulse

The secondary pulses separated by about
180°from the main pulse.

The main pulse and interpulse originate
from oppsite magnetic poles.

While only about 2% of all normal pulsars are known to
exhibit interpulses or pre- or postcursors, about 36% of all
Galactic MSPs known either emit a post or precursor or
exhibit an interpulse.
Kramer et al. 1998
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Rotating Vector Model (Radhakrishnan & Cooke 1969)
Von Hoensbroech & Xilouris 1997
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Polarization similarity
Han et al. 2009
Ord et al. 2004
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Parkes Pulsar Timing Array project
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PPTA脉冲星的偏振轮廓

Yan et al. 2011a
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PA variations with time

Long-term changes in pulsar PAs can result from
changes in the polarization of the emitted radiation
or from changes in the RM along the path.
PA=RM·λ2

Intrinsic PA changes could result from precession
of the pulsar spin axis or changes in the magnetic
configuration of the star.

RM changes can occur as the path to the pulsar
traverses different regions of the interstellar
medium (ISM) or in certain changes the Earth’s
ionosphere.
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Vela pulsar (PSR B0833-45)

discovered in 1968, 89ms

near the center of the Vela nebula

Hamilton et al .1985
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双脉冲星系统 J0737-3039

discovered in 2003,22.7ms, 2.77s

a laboratory for strong-field gravity
and plasma physics
Yuen et al. 2012
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PA variations for PPTA pulsars
Yan et al. 2011b
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总结

毫秒脉冲星的偏振性质和普通脉冲星是相似的,说
明两类脉冲星基本的辐射机制是相同的

然而毫秒脉冲星的偏振位置角和轮廓形状比普通脉
冲星复杂,说明毫秒脉冲星的辐射区结构更复杂

经过电离层修正以后,PPTA毫秒脉冲星的偏振位
置角没有显著的随时间长期变化的趋势,说明不仅
PPTA脉冲星发出的偏振辐射本身是稳定的,并且
视线穿过的星际介质贡献的RM的长期净变化也非
常小
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