Polarized radiation transfer in neutron star surface layers
Polarized radiation transfer in neutron star surface layers
复制标题
中子星表面层的偏振辐射传输
DOI：
10.1093/mnras/staa3541
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发表时间：
2020
影响因子：
4.8
通讯作者：
Baring, Matthew G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Barchas, Joseph A;Hu, Kun;Baring, Matthew G
研究中子星强磁化表面位置的偏振辐射传输对于理解吸积X射线脉冲星、旋转动力脉冲星和磁星具有重要意义。本文研究了经典磁Thomson域中的散射输运，它对这些中子星类具有广泛的适用性。详细介绍了偏振辐射传输的蒙特卡罗模拟的发展：它采用电场矢量形式，使线性、圆极化和椭圆极化具有广泛的实用性。该模拟可应用于任何中子星表面，并适用于吸积柱和磁层问题。对强度和斯托克斯参数确定的代码进行了验证，并以各种方式进行了说明。极地磁场区和赤道磁场区的极地和赤道磁场区的极化层出射偏振信号的典型结果显示了这两个区域之间的对比特征。这些特性还强烈依赖于光子频率与回旋频率之比。给出了高不透明度区域的偏振特征，突出了斯托克斯参数和扩展频率范围内相对于局部场方向的各向异性的紧凑解析近似。这对于在模拟板几何形状的深处定义注入条件非常有用，从而加快了从高度不透明的恒星大气产生发射信号的速度。利用磁汤姆逊微分截面的偏振特性对结果进行了解释。
The study of polarized radiation transfer in the highly magnetized surface locales of neutron stars is of great interest to the understanding of accreting X-ray pulsars, rotation-powered pulsars, and magnetars. This paper explores scattering transport in the classical magnetic Thomson domain that is of broad applicability to these neutron star classes. The development of a Monte Carlo simulation for the polarized radiative transfer is detailed: it employs an electric field vector formalism to enable a breadth of utility in relating linear, circular, and elliptical polarizations. The simulation can be applied to any neutron star surface locale, and is adaptable to accretion column and magnetospheric problems. Validation of the code for both intensity and Stokes parameter determination is illustrated in a variety of ways. Representative results for emergent polarization signals from surface layers are presented for both polar and equatorial magnetic locales, exhibiting contrasting signatures between the two regions. There is also a strong dependence of these characteristics on the ratio of the frequencyof a photon to the cyclotron frequency. Polarization signatures for high-opacity domains are presented, highlighting compact analytical approximations for the Stokes parameters and anisotropy relative to the local field direction for an extended range of frequencies. These are very useful in defining injection conditions deep in the simulation slab geometries, expediting the generation of emission signals from highly opaque stellar atmospheres. The results are interpreted throughout using the polarization characteristics of the magnetic Thomson differential cross-section.
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DOI：
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P. Mészáros
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