The cyclotron lines in neutron star atmospheres with super-strong magnetic fields

Abstract

The radiative transfer in neutron star atmospheres is numerically calculated, threaded by a uniform superstrong magnetic field (about 10(exp 9) Tesla), where not only cyclotron resonant scattering but also photon splitting occurs. Here, the multiangle radiative transfer equations are solved for cyclotron resonant scattering, which depends strongly on the angle of photon propagation with respect to the magnetic field line. The structure of the cyclotron lines are investigated at the continuum formed by the photon splitting in the atmospheres injected the flux given by delta function. It is found that the cyclotron absorption line may not be detected at the magnetic field of about 4.41 x 10(exp 9) Tesla, if the atmosphere has the same optical depth as that of GRB (Gamma Ray Burst) at which the cyclotron absorption line around 20 keV is confirmed.

サイクロトロン共鳴散乱のみならず光子の分岐が起きているような、一様な超強磁場(10(exp 9)テスラ)に覆われた中性子星大気の放射遷移について数値計算を行った。磁場線に対する光子伝搬の角度に顕著に依存するサイクロトロン共鳴散乱方程式を種々の角度について解いた。デルタ関数で表現されるような光子流束が入射される大気中で、光子分岐によって生成した連続スペクトルにおけるサイクロトロン線のエネルギー構造を検討した。この結果、もし大気が、20keV付近でのサイクロトロン線が確認されたGRB(ガンマ線バースト)の大気と同一の光学的厚さを持つと仮定した場合、サイクロトロン吸収線はおよそ4.41×10(exp 9)テスラの磁場強度においては検出されないと予測されることが明らかになった。