KFUPM ePrints

The effect of the gravitational mass on the electromagnetic radiation from an oblique, relativistically rotating dipole

Al-Muhammad, Anwar Saleh (2002) The effect of the gravitational mass on the electromagnetic radiation from an oblique, relativistically rotating dipole. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

بعد اكتشاف النجوم الوماضة (millisecond pulsars) التي لا يزيد الزمن الدوري لوميضها عند واحد من ألف من الثانية ، فقد أصبح نموذج النجوم النيوترونية التي تدور حول نفسها بسرعة نسبية مقاربة لسرعة الضوء أكثر قبولاً في الأوساط العلمية لتفسير الومضات المرصودة . كذلك فإن اكتشاف نجوم وماضة ذات زمن دوري أقل من ذلك أصبح أمراً ممكناً . تبحث هذه الرسالة أثر كتلة الجذب للنجم الوماض على مقدار الإشعاعات المنبعثة من النجم عند تلك السرعات العالية . وذلك باستخدام مبادئ النظرية النسبية الخاصة والعامة في إطار نموذج ثنائية الأقطاب المتصل بالنجوم الوماضة والتي تدور بشكل منحرف مع محور المجال المغناطيسي . استخدمنا طريقة ديباولس وانجروسو وقادر لتعميم طريقة هاكستون وروفيني التي وضعت لشحنة واحدة ، لكي تطبق على ثنائي القطب بإدخال أثر كتلة الجذب . فعند حل المعادلة التفاضلية للإشعاع بطريقة حسابية باستخدام برنامج (Mathematica 4.1) وبطريقة تحليلية أمكن رسم طيف الطاقة لثنائيات مختلفة الكتلة . هذه الطيوف أظهرت انخفاض ملموس في معامل التضخيم النسبي (4) بخانتين عند تغير الكتلة من 0.5 إلى 3 كتل شمسية بحسب زاوية عند كمية الحركة المنخفضة نسبياً . وهذا يدل على أن معظم كمية الحركة الزاوية للنجم النيتروني (ثنائي الشحنة) يظل كطاقة حركية دورانية بدلاً من تحوله إلى طاقة إشعاعية . أيضاً فإن الانخفاض في الطاقة نتيجة للزيادة في الكتلة هو تقريباً مستقل عن عدد كمية الحركة الزاوية وسرعة النجم العالية الدورانية . كذلك فإن الطاقة الإشعاعية تتناسب مع مربع جيب زاوية ميل محور الدوران عن محور المجال المغناطيسي ومع السرعة الزاوية مرفوعة للأس الرابع . وهذا يشابه العلاقة التقليدية بينهما . بينما يضمحل الإشعاع عند الأرقام العالية لكمية الحركة فيتلاشى أثر الكتلة . ومن ذلك نستدل على أن التضخم في الطاقة الإشعاعية الذي ينشأ عند الأخذ بالاعتبار مبادئ النظرية النسبية الخاصة فقط ، يتوقع أن يقل بسبب الزيادة في كمية الحركة الزاوية الناتجة عن مبادئ النسبية العامة نتيجة عدم إهمال أثر الكتلة .

English Abstract

After the discovery of the millisecond pulsars the model of a highly relativistic neutron star (NS) became the most acceptable to explain the observed pulses. Also, the discovery of sub-millisecond pulsar is expected. In this thesis, we study the effect of the gravitational mass of a pulsr on the amount of the electromagnetic radiation by using both the special and gleneral theories of relativity. Relying on the magnetic dipole model of the pulsar, we use the extension of the work of Haxton-Ruffini [31] for single charges by Depaolis-Ingrosso-Qadir [32] for an obliquely rotating magnetic dipole, to incorporate the effect of the gravitational mass. By using the numerical (evaluated by Mathematica 4.1) and analytical solutions of the different equation for the radiation, we construct the energy spectra for different masses of the dipole. These spectra show that, in relatively low angular momentum l, the effect of the gravitational mass is very significant in suppressing the relativistic enhancement factor (γ⁴), which had been found [27, 28, 32], by two orders of magnitude, as the mass changes from 0.5 M₀ to 3M₀. It is an indication that most of the angular momentum of the NS is retained as rotational kinetic energy instead of being radiated as an electromagnetic energy, E. Also, the suppressing in radiation energy is more or less independent of the angular momentum, l, and the high rotational velocity, β. We also found that E ≃ ω⁴ sin²X, where X is the inclination angle of the obliquity, and ω is the angular frequency of the dipole. It is similar to the classical behavior. However, in the very high l, the whole radiation suppresses and the effect of mass is neglected. It indicates that the (special) relativistic enhancement expected is lost to the (general) relativistic increase of angular momentum after incorporating the effect of mass.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:December 2002
Date Type:Completion
Subjects:Physics
Divisions:College Of Sciences > Physics Dept
Creators:Al-Muhammad, Anwar Saleh
Committee Advisor:Al-Aithan, Thamer
Committee Members:Mavromatis, H. A. and Qadir, Asghar and Al-Dabbousi, Osama and Al-Shukri, Ali
ID Code:10194
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:58
Last Modified:25 Apr 2011 10:24

Repository Staff Only: item control page