[論文レビュー] A Sino-German $λ$6\ cm polarization survey of the Galactic plane. V. Large supernova remnants

Xiaoqing Gao, J. L. Han+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 22, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 91被引用数 32

ひとこと要約

本研究は、中国＝ドイツ合作のウルムチサーベイから得られた16個の大型銀河系超新星残骸（SNR）の最初のλ6 cm全強度および偏光観測を報告し、これまでで最も高周波数の偏光データを達成した。大多数のSNRで非熱的スペクトルを確認し、G192.8−1.1は熱的成分により非SNRであると特定した。スペクトル指数解析に不可欠な放射輝度密度を提供し、SNRの電波的性質およびセンチメートル波長域における磁場構造の理解を著しく向上させた。

ABSTRACT

Observations of large supernova remnants (SNRs) at high frequencies are rare, but provide valuable information about their physical properties. The total intensity and polarization properties of 16 large SNRs in the Galactic plane were investigated based on observations of the Urumqi $λ$6\ cm polarization survey of the Galactic plane with an angular resolution of 9$\farcm$5. We extracted total intensity and linear polarization maps of large SNRs from the Urumqi $λ$6\ cm survey, obtained their integrated flux densities, and derived the radio spectra in context with previously published flux densities at various frequencies. In particular, Effelsberg $λ$11\ cm and $λ$21\ cm survey data were used for calculating integrated flux densities. The $λ$6\ cm polarization data also delineate the magnetic field structures of the SNRs. We present the first total intensity maps at $λ$6\ cm for SNRs G106.3+2.7, G114.3+0.3, G116.5+1.1, G166.0+4.3 (VRO 42.05.01), G205.5+0.5 (Monoceros Nebula) and G206.9+2.3 (PKS 0646+06) and the first polarization measurements at $λ$6\ cm for SNRs G82.2+5.3 (W63), G106.3+2.7, G114.3+0.3, G116.5+1.1, G166.0+4.3 (VRO 42.05.01), G205.5+0.5 (Monoceros Nebula) and G206.9+2.3 (PKS 0646+06). Most of the newly derived integrated radio spectra are consistent with previous results. The new flux densities obtained from the Urumqi $λ$6\ cm, Effelsberg $λ$11\ cm and $λ$21\ cm surveys are crucial to determine the spectra of SNR G65.1+0.6, G69.0+2.7 (CTB 80), G93.7-0.2 and G114.3+0.3. We find that G192.8$-$1.1 (PKS 0607+17) consists of background sources, \ion{H}{II} regions and the extended diffuse emission of thermal nature, and conclude that G192.8$-$1.1 is not a SNR.

研究の動機と目的

• Urumqi 25m電波望遠鏡を用いて、大型銀河系超新星残骸（SNR）のλ6 cmにおける高周波数全強度および偏光データを取得すること。
• λ6 cmの放射輝度密度を、既存のλ11 cmおよびλ21 cmのデータと組み合わせることで、これらのSNRの電波スペクトル指数を決定すること。
• λ6 cm偏光測定によるファラデー回転に依存しない手法を用いて、SNR内の磁場構造を調査すること。
• 多波長データを用いて、特にG192.8−1.1のような曖昧なSNR候補の性質を再評価すること。
• モノケロス Nebula や PKS 0646+06 を含む主要SNRの、最高周波数の偏光マップを提供し、スペクトルおよび磁場構造解析を改善すること。

提案手法

• Urumqi 25m電波望遠鏡を用いた中国＝ドイツ合作のλ6 cm偏光サーベイデータを用い、ビーム分解能9.5 arcmin、システム温度約22 Kの条件で観測した。
• 全強度および線形偏光マップを、16個の大型SNR（角度サイズが1°以上）について抽出した。等高線図および偏光ベクトル図のプロットには3σ閾値を用いた。
• Urumqiサーベイから得たλ6 cmの積分放射輝度密度を、Effelsberg望遠鏡の既報済みλ11 cmおよびλ21 cmの放射輝度密度と組み合わせ、スペクトル指数を導出。
• ファラデー回転に起因する影響が小さいと仮定し、偏光位置角および磁場の向きを解釈するためのファラデー回転解析を実施。
• 特にG205.5+0.5およびG192.8−1.1のような複雑な領域において、点源およびH II領域からの分離を目的とした源除去技術を用いた。
• スペクトルエネルギー分布にべき乗則をフィットしてスペクトル指数αを決定し、放射輝度密度測定の誤差を誤差伝搬法で評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 16個の最大の銀河系SNRのλ6 cmにおける全強度および偏光特性は何か？ また、それらは過去の観測とどのように比較できるか？
• RQ2 これらのSNRの電波スペクトルは非熱的放射と一致し続けるか？ また、高周波数の放射輝度密度はスペクトル指数の推定値をどのように改善できるか？
• RQ3 λ6 cm偏光によって示されるSNR内の磁場構造は何か？ また、殻状構造と整合性があるか？
• RQ4 G192.8−1.1は真のSNRであるか、それとも熱的およびコンactな源の複合体であるか？ その判断は多波長データに基づく。
• RQ5 λ6 cm偏光データは、長波長サーベイと比較して、SNRの磁場構造およびファラデー回転効果の理解をどの程度向上させるか？

主な発見

• Urumqi λ6 cmサーベイは、SNR G106.3+2.7、G114.3+0.3、G116.5+1.1、G166.0+4.3（VRO 42.05.01）、G205.5+0.5（モノケロス Nebula）、G206.9+2.3（PKS 0646+06）の全強度マップを、6 cm波長で初めて提供した。
• 本サーベイは、G82.2+5.3（W63）、G106.3+2.7、G114.3+0.3、G116.5+1.1、G166.0+4.3、G205.5+0.5、G206.9+2.3について、初めてλ6 cm偏光測定を実施した。ほとんどの場合、偏光度が10%を超えていた。
• SNR G192.8−1.1のデータは、熱的放射が支配的で背景源が顕著な複雑な構造を示し、その結果、真のSNRではないと結論づけた。
• G206.9+2.3のスペクトル指数は、λ6 cm、λ11 cm、λ21 cmの放射輝度密度を統合してα = −0.47 ± 0.04と導出された。これは過去の結果と整合的であり、非熱的放射を示している。
• モノケロス NebulaおよびPKS 0646+06のλ6 cm偏光マップは、それらSNRにとってこれまでで最も高周波数のものであり、点源除去後に非熱的スペクトル（α = −0.43 ± 0.12）を示した。
• Urumqi λ6 cmサーベイの放射輝度密度は、G65.1+0.6、G69.0+2.7（CTB 80）、G93.7−0.2、G114.3+0.3のスペクトル指数の精緻化に不可欠であり、特にEffelsbergデータと組み合わせた場合に顕著であった。