Двухжидкостная модель магнитосферы как основа описания излучения пульсара

Abstract

Рассмотрена самосогласованная двухжидкостная модель стационарной осесимметричной магнитосферы пульсара. С учетом малости инерциальных эффектов решены уравнения нулевого и первого приближений. Общие результаты применены к случаю малого различия распределений двух сортов частиц в магнитосфере монопольной структуры. Найдены физически обоснованные функции распределения электронной и позитронной составляющих пульсарной плазмы, обеспечивающие бессиловую конфигурацию магнитосферы. Развитый в статье подход позволяет последовательно включить излучение в бессиловую модель магнитосферы пульсара. В рамках нашего рассмотрения проводимость плазмы вдоль полоидального магнитного поля оказывается порядка обратной массы частиц, в отличие от обычно принимаемой в литературе конечной проводимости “безмассовых” частиц.

Розглянуто самоузгоджену дворідинну модель стаціонарної вісесиметричної магнітосфери пульсара. З урахуванням малості інерційних ефектів розв’язано рівняння нульового та першого наближень. Загальні результати застосовано до випадку малої відмінності розподілів двох сортів частинок у магнітосфері монопольної структури. Знайдено фізично обгрунтовані функції розподілу електронної та позитронної складових пульсарної плазми, що забезпечують безсилову конфігурацію магнітосфери. Розвинутий у статті підхід дозволяє послідовно включити випромінювання у безсилову модель магнітосфери пульсара. У межах нашого розгляду провідність плазми вздовж полоїдального магнітного поля є величиною порядку зворотної маси частинок, на відміну від скінченної провідності “безмасових” частинок, що зазвичай припускається в літературі.

The self-consistent two-fluid model for the stationary axisymmetric magnetosphere of a pulsar is considered. Taking into account infinitesimal inertial effects, the zero- and first-order equations are solved. The general results are applied to the case of a small difference in the distributions of the two particle species in the magnetosphere of a monopolar structure. The physically grounded distribution functions for the electron and positron constituents of the pulsar plasma are found, which sustain the force-free configuration of the magnetosphere. The approach developed enables us to consistently incorporate emission into the force-free model of the pulsar magnetosphere. Within the framework of our consideration, the plasma conductivity along the poloidal magnetic field appears of the order of the inverse particle mass, in contrast to the finite conductivity of “massless” particles typically assumed in the literature.