Published December 1977 | Version v1
Journal article

Cyclotron lines in the Her X-1 spectrum: structure and higher harmonics

  • 1. Hamburg Univ. (Germany, F.R.). 1. Inst. fuer Theoretische Physik

Description

Following the suggestion by Truemper that the recently observed hard X-ray peak in the Her X-1 spectrum represents cyclotron emission in a magnetic field approximately 5 1012 Gauss, we examine the observability of additional spectral features as predicted by the quantum theory of cyclotron radiation. The relative intensities of higher harmonics are expected to be strongly suppressed due to a quantum mechanical selection rule favoring de-excitation via single-step transitions. However, if the Landau levels n >= 2 are indeed populated, our calculation also shows that at 5 1012 Gauss the various Δn = 1 de-excitations radiate at slightly different frequencies, resulting in a splitting of the first harmonic by about 10%. Depending on strongly angle-dependent Doppler broadening effects this level splitting may be observable, and may provide information on the physics of the emission layer. (orig.)

Abstract (German)

Ausgehend von Truempers Annahme, dass das vor kurzem beobachtete harte Roentgenmaximum im Her X-1 Spektrum auf Zyklotronemission in einem Magnetfeld von ungefaehr 5 1012 Gauss zurueckzufuehren ist, suchen die Autoren nach weiteren von der Quantentheorie der Zyklotronstrahlung vorhergesagten Spektraleigenschaften. Die relativen Intensitaeten der hoeheren Harmonischen muessten aufgrund einer quantenmechanischen Selektionsregel, nach der die Aberregung ueber Einstufenuebergaenge bevorzugt ist, stark unterdrueckt sein. Sollten die Landauniveaus n >= 2 jedoch tatsaechlich bevoelkert sein, so zeigt die Rechnung auch, dass bei 5 1012 Gauss die verschiedenen Aberregungen Δn = 1 mit leicht unterschiedlicher Frequenz strahlen, so dass die erste Hadronische um ca. 10% aufgespalten wird. Diese Niveauaufspaltung ist in Abhaengigkeit von stark winkelabhaengigen Dopplerverbreitungseffekten beobachtbar und kann Informationen ueber die Physik der Emissionsschicht liefern. (orig.)

Additional details

Publishing Information

Journal Title
Astron. Astrophys.
Journal Volume
61
Journal Issue
5
Series
Astron. Astrophys.
Journal Page Range
723-727

INIS

Optional Information

Notes
3 figs.; 2 tabs.; 6 refs.