Почему пульсар должен излучать вдоль поля?

[Lexey]

Почему все считают что радиоизлучение пульсара должно происходить вдоль силовых линий магнитного поля? где тут логика?
Прошерстил кучу статей, ответа не нашел.

Все пишут что вот, синхротронное излучение, многие даже вкратце объясняют что это за зверь, некоторые даже с картинками, из которых явно видно что синхротронное излучение по природе своей должно излучаться в направлении поперек силовых линий магнитного поля, но абзац про физику синхротронного излучения заканчивается, и далее оно излучается строго вдоль силовых линий, будто оно само-собой разумеется что в пульсаре должно быть именно так.

Кто-то может прояснить ситуацию, а то я в большом ступоре по этому поводу?

[Pphantom]

Это не совсем синхротронное излучение. За его счет хотя оно и довольно слабое, теряется компонента скорости электронов поперек поля, и дальше электроны движутся вдоль силовых линий (если с самого начала это не делали), после чего основное излучение пульсара генерируется за счет того, что линии изогнуты (оно и называется изгибным). Вообще там до сих пор многое непонятно, но наиболее популярная сейчас "базовая" картина выглядит именно так. Если что, можно еще погуглить словосочетание "модель Голдрайха-Джулиана".

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1350874 писал(а):

погуглить словосочетание "модель Голдрайха-Джулиана".

Спасибо, это немного помогло.

Интересно, что в зоне экватора конфигурация поля получается как в магнетроне, и все условия необходимые для работы этого магнетрона качественно вроде-бы присутствуют, но почему-то эту зону никто не рассматривает. Конфигурация вблизи полюсов выглядит как крайняя сильно искривленная область этой конфигурации, которая вряд ли может сравниться по эффективности с экваториальной зоной. Экваториальный магнетрон будет излучать в плоскости экватора, но эффект пульсации при этом получается примерно тем же способом как и при полюсном излучении.

[Pphantom]

Lexey в сообщении #1350975 писал(а):

Интересно, что в зоне экватора конфигурация поля получается как в магнетроне, и все условия необходимые для работы этого магнетрона качественно вроде-бы присутствуют,

Не все. Излучающие частицы должны откуда-то браться, и - в отличие от магнетрона - это нетривиально обеспечить.

Собственно, если немного повозиться с моделью, можно обнаружить, что из-за вращения нейтронной звезды возникает разделение зарядов и, как следствие, образуется электрическое поле (грубо говоря, НЗ в этом смысле устроена как униполярный генератор). Это поле может отодрать электроны от поверхности и разогнать их, но для этого необходимо, чтобы оно могло действовать на них на сравнительно большом участке траектории. Следовательно, нужен участок, на котором электрическое и магнитное поля сонаправлены, а такие условия реализуются только в окрестности магнитных полюсов.

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1350980 писал(а):

Это поле может отодрать электроны от поверхности и разогнать их, но для этого необходимо, чтобы оно могло действовать на них на сравнительно большом участке траектории. Следовательно, нужен участок, на котором электрическое и магнитное поля сонаправлены, а такие условия реализуются только в окрестности магнитных полюсов.

Ну это вовсе необязательно, это идеализированный сценарий вырывания отдельно взятого электрона из твердого тела в вакуум. В реальной плазме, из которой постоянно вытягиваеется множество электронов хоть немного взаимодействующих по ходу дела между собой, все не так печально как вы рисуете. И к электростатическому в магнетроне сразу прибавляется уже сгенерированное переменное поле, вырывающее электроны именно там где надо, и эти электроны сразу включаются в процесс генерации.

[Pphantom]

Lexey в сообщении #1351000 писал(а):

В реальной плазме, из которой постоянно вытягиваеется множество электронов хоть немного взаимодействующих по ходу дела между собой, все не так печально как вы рисуете.

Осталось там найти "реальную плазму". В принципе, какая-то атмосфера у нейтронных звезд есть (с экспоненциальным масштабом порядка штук сантиметров), но ее низкая температура ($\lesssim 10^8\text{~К}$) фактически исключает возможность для электронов вылететь из нее самостоятельно (не говоря уж о магнитном поле, которое не на полюсах дополнительно эти электроны придержит).

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1351005 писал(а):

но ее низкая температура ($\lesssim 10^8\text{~К}$)

ну если этого мало, так процесс генерации сам может подогреть нужные слои атмосферы до куда захочет, так что электроны и сами будут вылетать куда надо.

[Pphantom]

Lexey в сообщении #1351010 писал(а):

ну если этого мало, так процесс генерации сам может подогреть нужные слои атмосферы до куда захочет,

Сам собой?

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1351011 писал(а):

Сам собой?

Да, уже сгенерированным до этого переменным полем движущимся вдоль поверхности и уже разогретыми в процессе вытягивания электронами, цепляющими краем своей орбиты атмосферу.

Насколько я понял, в модели Голдрайха-Джулиана собственно механизм генерации остается открытым, то есть более-менее внятно объясняется только излучение заряженных частиц, а дальше какая-то там неведомая гипотетическая неустойчивость этого потока по идее должна как-то конвертировать часть их энергии в электромагнитное излучение. Это очень неубедительно.
Изгибное как и любое синхротронное тут не годится, так так излучает поперек поля. Какие еще варианты?

[Pphantom]

Lexey в сообщении #1351014 писал(а):

Да, уже сгенерированным до этого переменным полем движущимся вдоль поверхности и уже разогретыми в процессе вытягивания электронами, цепляющими краем своей орбиты атмосферу.

Ой... кажется, вы как-то странно представляете себе характерные масштабы того, о чем пишете. Может быть, приведете количественные оценки?

Lexey в сообщении #1351014 писал(а):

Насколько я понял, в модели Голдрайха-Джулиана собственно механизм генерации остается открытым, то есть более-менее внятно объясняется только излучение заряженных частиц, а дальше какая-то там неведомая гипотетическая неустойчивость этого потока по идее должна как-то конвертировать часть их энергии в электромагнитное излучение. Это очень неубедительно.

Отчасти да, хотя в основных чертах картина очевидна - при обычном дипольном поле магнитные силовые линии обязаны изгибаться, так что изгибное излучение неминуемо появится.

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1351064 писал(а):

так что изгибное излучение неминуемо появится.

Да, но куда? оно не объясняет узконаправленности излучения. Интуиция мне подсказывает что тут должно присутствовать и полноценное синхротронное излучение, а изгибное - это будет лишь пренебрежимо малый хвостик этого излучения.
Для работы униполярного генератора нужно иметь замкнутый контур с переменным потоком магнитного поля. Этого я пока не вижу, во всяком случае в простейшей модели этого нет.

-- Пт ноя 02, 2018 19:34:19 --

Еще одна мысль: магнетрон может питаться заряженными частицами, падающими сверху, из акрецируемого диска. Тут вообще не требуется электропитание, гравитационное поле используется вместо электрического.

[Lexey]

Точнее, положительно заряженные частицы будут падать за счет гравитации, а электроны будут падать преимущественно за счет элекрического поля, созданного падающими положительными частицами.

[Pphantom]

Lexey в сообщении #1351234 писал(а):

Да, но куда? оно не объясняет узконаправленности излучения.

Почему же? Электроны разгоняются до больших скоростей только в окрестности полюсов и движутся только в направлении, примерно совпадающем с направлением магнитной оси. Как следствие, изгибное излучение пойдет тоже в ту же сторону, закон сохранения импульса все-таки никто не отменял.

Lexey в сообщении #1351234 писал(а):

Еще одна мысль: магнетрон может питаться заряженными частицами, падающими сверху, из акрецируемого диска. Тут вообще не требуется электропитание, гравитационное поле используется вместо электрического.

Да, такая идея рассматривалась в свое время. Не получается, на стадии радиопульсара вся конструкция слишком быстро вращается, аккрецируемое вещество просто не добирается до полюсов.

[Lexey]

Pphantom в сообщении #1351276 писал(а):

Не получается, на стадии радиопульсара вся конструкция слишком быстро вращается, аккрецируемое вещество просто не добирается до полюсов.

Нам важно чтобы оно добралось до туда где оно достаточно взаимодействует с магнитным полем чтобы излучать.
И если оно само является источником излучения, то что может помешать ему падать дальше по мере излучения и оседать на поверхности?
Наша цень - не достичь полюсов с минимальными затратами энергии, а объяснить излучение.
А механизм излучения связан именно с движением заряженных частиц поперек силовых линий вопреки сопротивлению магнитного поля этому движению.
Именно механическая энегрия затраченная на силовое преодоление этого сопротивления и преобразуется в электромагнитное излучение.

[Pphantom]

Lexey, для излучения вещество должно быть предварительно разогнано до ультрарелятивистских скоростей, иначе излучать будет нечего (в самом буквальном смысле слова). То, что падает из аккреционного диска, имеет слишком малую скорость.