中子星的X射线辐射

本研究聚焦磁化中子星的电磁辐射及多信使辐射，利用NASA IXPE任务数据。候选人可选择研究孤立中子星的X射线辐射，或超高光度X射线源中的吸积过程；需要具备扎实的编程能力和高能天体物理学知识。

职位说明： 项目详情： 孤立或双星系统中磁化中子星的电磁辐射和多信使辐射包含大量关于辐射源性质的信息。强磁场中子星是在极端物理条件下研究物质、辐射和磁场相互作用的独特实验室。NASA IXPE任务于2021年12月发射，为电磁辐射研究打开了新的窗口，首次在光谱和时间数据之外增加了X射线偏振信息。我们拟开展一系列相关项目，候选人可从下述P1、P2a和P2b方向中选择研究领域。预计学生将与国际研究团队密切合作。 P1：对超强磁化中子星X射线辐射的解释，可提供唯一方法，用于检验强磁场中等离子体的相变，以及尚未得到证实的量子电动力学（QED）效应，例如磁化真空的双折射。本项目旨在模拟强磁场孤立中子星（即磁星或X射线热致孤立中子星，XDINS）的X射线辐射，并建立大气层、磁层和爆发辐射的数值模型。 P2：中子星和超高光度X射线源（ULX）中的吸积与辐射。学生将研究这些系统的物理机制和观测表现，并可从两个互补方向中选择重点。 P2a：超高光度X射线源中的磁层吸积流。在极高吸积率下，吸积盘与中子星强磁场的相互作用可能形成光学厚的磁层流，其动力学和辐射性质可能对脉冲超高光度X射线源的观测表现起关键作用。项目将发展现有流体模型，改进对其动力学以及物质与辐射相互作用（包括辐射黏性）的处理。随后，学生将模拟辐射在磁层流中的传输，以确定该过程如何改变逸出的X射线光谱和偏振。最终目标是将吸积流的物理结构与ULX可观测的光谱及偏振性质联系起来。 P2b：强磁化中子星的吸积加热大气层。在吸积型X射线脉冲星中，受磁场引导的物质最终到达中子星表面，高能带电粒子会在强磁化大气层中沉积能量。本项目将模拟这些粒子的减速过程及由此产生的能量沉积和辐射，并建立自洽计算，描述大气层温度与密度结构，并将其与偏振辐射传输耦合。最终目标是预测不同磁场和吸积性质下的逸出X射线光谱、角分布及偏振。 期望的知识与技能 扎实的编程经验（必需）； 了解银河系中子星（孤立中子星和双星系统）、吸积、辐射传输、辐射过程和高能天体物理学； 具备创造性和批判性思维； 具备扎实的物理学／天体物理学本科训练和数学方法基础； 能够胜任解析计算和大量数值计算。

入学要求： 相关专业的英国荣誉学士学位二等一级（upper second-class）；或二等学士学位并同时拥有英国大学相关专业硕士学位；或同等海外学历。

申请方式： STFC 2027年10月1日开始的博士资助名额现开放申请，截止日期为2027年1月22日。 申请详情请参阅网站：“PhD Projects and Application Process | Faculty of Mathematical & Physical Sciences”。