[論文レビュー] A New Catalog of Faraday Rotation Measures and Redshifts for Extragalactic Radio Sources

A. Hammond, Timothy Robishaw+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 7, 2012

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 2被引用数 29

ひとこと要約

本稿では、4,003個の銀河間ラジオ源のファラデー回転測定値（RM）および赤方偏移を含む新規カタログを提示している。これは、先行研究と比較して、サンプルサイズと赤方偏移範囲（最大z=5.3）を顕著に拡大したものである。著者らは、銀河系の前方回転測定値を補正することで残差回転測定値（RRM）を導出し、RRMの赤方偏移に伴う顕著な進化は認められなかったが、分極率との強い負の相関が確認され、これは、銀河系外の磁化されたプラズマにおける小スケールの不規則性に起因するビームの分極の減少を示している。

ABSTRACT

We present a catalog of Faraday rotation measures (RMs) and redshifts for 4003 extragalactic radio sources detected at 1.4 GHz, derived by identifying optical counterparts and spectroscopic redshifts for linearly polarized radio sources from the NRAO VLA Sky Survey. This catalog is more than an order of magnitude larger than any previous sample of RM vs. redshift, and covers the redshift range 0 < z < 5.3 ; the median redshift of the catalog is z = 0.70, and there are more than 1500 sources at redshifts z > 1. For 3650 of these sources at Galactic latitudes |b| >= 20 degrees, we present a second catalog in which we have corrected for the foreground Faraday rotation of the Milky Way, resulting in an estimate of the residual rotation measure (RRM) that aims to isolate the contribution from extragalactic magnetic fields. We find no significant evolution of RRM with redshift, but observe a strong anti-correlation between RRM and fractional polarization, p, that we argue is the result of beam depolarization from small-scale fluctuations in the foreground magnetic field or electron density. We suggest that the observed variance in RRM and the anti-correlation of RRM with p both require a population of magnetized intervening objects that lie outside the Milky Way but in the foreground to the emitting sources.

研究の動機と目的

• 宇宙の磁場の進化に関する信頼性の高い研究を可能にするために、銀河間ラジオ源のファラデー回転測定値（RM）および赤方偏移の大型で一貫性のあるカタログを作成すること。
• 従来のRM-赤方偏移研究において、サンプルが小さく、多様であるという制限が、磁場の宇宙的進化の感度を制限していたのを是正すること。
• 銀河系の前方RMを補正することで、銀河間寄与を分離し、残差回転測定値（RRM）カタログを生成すること。
• RRM、分極率、赤方偏移の関係を調査し、中間にある磁化された構造の性質と分布を解明すること。

提案手法

• 1.4 GHzのNVSSで観測された4,003個の線形に分極したラジオ源について、光学的対応物を特定し、分光的赤方偏移を割り当てた。
• SDSSおよび他のデータベースとのクロス識別を用いて、赤方偏移を割り当て、源を銀河またはクェーサーに分類した。
• 40,000個以上の入力RMを用いた銀河系RMモデルを適用し、観測されたRMを補正して残差回転測定値（RRM）を導出した。
• 多波長データから、分極角とλ²の線形フィッティングを実行し、RMを決定した。
• 測定誤差、残存する銀河系フラクチュエーション、および銀河間寄与を考慮したRRMの誤差を計算した。
• 物理的メカニズムを推定するために、RRM、赤方偏移、分極率の相関を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 残差回転測定値（RRM）の分散は、宇宙的赤方偏移とともに進化するか。これは、宇宙の磁場強度の時間的変化を示唆するか？
• RQ2 分極したラジオ源におけるRRMと分極率の間で観測された負の相関の原因は何か？
• RQ3 磁場および電子密度の小スケールのフラクチュエーションは、宇宙距離におけるファラデー回転および分極にどのように影響するか？
• RQ4 銀河系の前方RMは、銀河間RRM測定値の解釈をどの程度歪めるか。また、それを正確にモデル化できるか？
• RQ5 観測されたRRMおよび分極の減少効果を引き起こす物理的構造（例：中間銀河、ハロー、銀河団）は何か？

主な発見

• カタログには、z=5.3まで延びる赤方偏移を有する4,003個の銀河間ラジオ源が含まれており、これは、過去のRM-赤方偏移サンプルと比較して10倍以上も大きなものである。
• 中央値赤方偏移はz=0.70であり、1,500個以上がz>1に位置し、宇宙磁場の高赤方偏移研究が可能である。
• RRM分散の赤方偏移に伴う顕著な進化は観測されず、高赤方偏移での散乱の増加を示唆する以前の主張とは矛盾する。
• RRMと分極率の間には強い負の相関が確認され、|RRM| > 20 rad m⁻²を示す源では、分極率が著しく低下している。
• 観測されたRRM分散（23 rad m⁻²）は、測定誤差が13 rad m⁻²、残存銀河系フラクチュエーションが12–17 rad m⁻²、銀河間ファラデー回転が10–15 rad m⁻²に分解される。
• これらの結果は、銀河系外に存在する磁化された中間物体がRRMとビーム分極の減少を引き起こしており、小スケールの磁場および密度の不規則性に起因すると示唆している。