Частотный спектр радиоизлучения синхротронного мазера в модели токового слоя в приложении к пульсару в Крабовидной туманности
Корягин Сергей Александрович
Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
https://doi.org/10.31857/S0320010823120045
Авторы: С. А. Корягин
Мазерный механизм синхротронного излучения способен обеспечить нарастание мощности шумового затравочного излучения в 2,7 раза на весьма короткой трассе порядка длины волны в оптимальном режиме, когда плотность энергии магнитного поля порядка плотности энергии релятивистских частиц (Корягин, 2023). Необходимое соотношение плотностей энергии реализуется в релятивистском токовом слое, где плазма удерживается от разлёта собственным магнитным полем. В работе рассмотрена модель источника мазерного радиоизлучения в виде токового слоя (типа слоя Харриса), в котором плотность потока энергии ограничена сверху так называемой релятивистской интенсивностью (Soglasnov, 2007; Ландау и Лифшиц, Т. 2, § 48). По достижении указанной плотности энергии излучаемое электромагнитное поле приводит к сильным осцилляциям направления импульса частицы, выводящим последнюю из синхронизма с затравочной волной. Изучен вариант, что направление затравочной волны для мазерного излучения случайным образом меняется относительно нормали слоя между последовательными оборотами пульсара, равно как и ориентация плоскости слоя по отношению к лучу зрения. Такой подход варьирует частоту узкого мгновенного максимума мазерного излучения и характерную видимую наблюдателем поперечную площадь источника. В результате получен показатель степенного частотного спектра среднего радиоимпульса пульсара в случае изотропного и анизотропного распределения направлений затравочных волн. Наблюдаемому резко спадающему спектру радиоизлучения пульсара в Крабовидной туманности (Buhler and Blandford, 2014) соответствует вариант достаточно узко локализованного распределения направлений выхода мазерного излучения почти нормально к плоскости токового слоя.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России (государственное задание ИПФ РАН по теме FFUF-2023-0002 "Структуры, динамика и волны в лабораторной и космической плазме, квантовых материалах и газах").