[論文レビュー] A Sino-German $λ$6\ cm polarization survey of the Galactic plane VI. Discovery of supernova remnants G178.2-4.2 and G25.1-2.3

X. Y. Gao, Xiaohui Sun+4 more|Jul 4, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 36被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、中国＝ドイツ銀河平面調査の高感度λ6 cm偏光データを用いて、2つの新しい大型で明るさが低い超新星残骸（SNR）であるG178.2−4.2およびG25.1−2.3の発見を報告する。非暖性電波スペクトル、殻状構造、および多波長電波観測における秩序だてられた磁場が、それらが表面輝度が低くても真正のSNRであることを確認した。

ABSTRACT

Supernova remnants (SNRs) were often discovered in radio surveys of the Galactic plane. Because of the surface-brightness limit of previous surveys, more faint or confused SNRs await discovery. The Sino-German $λ$6\ cm Galactic plane survey is a sensitive survey with the potential to detect new low surface-brightness SNRs. We want to identify new SNRs from the $λ$6\ cm survey map of the Galactic plane. We searched for new shell-like objects in the $λ$6\ cm survey maps, and studied their radio emission, polarization, and spectra using the $λ$6\ cm maps together with the $λ$11\ cm and $λ$21\ cm Effelsberg observations. Extended polarized objects with non-thermal spectra were identified as SNRs. We have discovered two new, large, faint SNRs, G178.2-4.2 and G25.1-2.3, both of which show shell structure. G178.2-4.2 has a size of 72 arcmin x 62 arcmin with strongly polarized emission being detected along its northern shell. The spectrum of G178.2-4.2 is non-thermal, with an integrated spectral index of $α= -0.48\pm0.13$. Its surface brightness is $Σ_{1 GHz} = 7.2 x 10^{-23}{Wm^{-2} Hz^{-1} sr^{-1}}$, which makes G178.2-4.2 the second faintest known Galactic SNR. G25.1-2.3 is revealed by its strong southern shell which has a size of 80 arcmin x 30\arcmin. It has a non-thermal radio spectrum with a spectral index of $α= -0.49\pm0.13$. Two new large shell-type SNRs have been detected at $λ$6\ cm in an area of 2200 deg^2 along the the Galactic plane. This demonstrates that more large and faint SNRs exist, but are very difficult to detect.

研究の動機と目的

• 高感度電波調査を用いて、銀河平面に存在するこれまでに検出されていなかった低表面輝度の超新星残骸（SNR）を同定すること。
• 従来の調査では、表面輝度および分解能の制限により、明るさが低いか混在しているSNRを多く見逃していたという限界を克服すること。
• 偏光およびスペクトル解析を含む多波長電波データを用いて、新たに検出された殻状電波対象のSNR特性を検証すること。
• 明るさが低いSNRの検出可能性を評価し、のちに発見されていない銀河内SNRの潜在的数を推定すること。
• H I空洞および赤外線放射との関連を調査することで、距離および物理的性質を制約すること。

提案手法

• 10° ≤ ℓ ≤ 230°、|b| ≤ 5°の銀河平面領域について、9.5′の角分解能および1 GHzで約4.9×10⁻²³ W m⁻² Hz⁻¹ sr⁻¹の感度を持つ高感度λ6 cm偏光調査を実施した。
• 効ルスブルク100m電波望遠鏡の新規取得のλ11 cmおよびアーカイブのλ21 cm連続波および偏光データと、λ6 cmデータを統合した。
• 全強度および偏光マップを用いて、秩序だてられた磁場および非暖性スペクトルを示す領域に注目し、殻状電波構造を同定した。
• 拡張源のスペクトル的挙動を特定するため、放射電力関係Sν ∝ ν^αを用いたスペクトル指数解析を適用した。
• 統合スペクトル指数を導出および非暖性放射特性を評価するために、TTプロットスペクトル解析を用いた。
• 距離および物理的文脈を推定するために、LAB調査からのH I空洞、IRIS 60 μmからの赤外線放射、およびパulsarとの関連を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高感度λ6 cm偏光調査において、明るさが低くても大きな超新星残骸を検出できるか？
• RQ2 新たに発見された殻状電波対象は、非暖性スペクトルおよび秩序だてられた偏光を示すか？これは超新星残骸由来を示唆するか？
• RQ3 新たに発見されたSNRの距離および物理的サイズは何か？既知のSNRスケーリング則と比較するとどうなるか？
• RQ4 H I空洞または赤外線対応物が関連しているか？これによりSNRの性質が支持され、距離が制約されるか？
• RQ5 これらの残骸のスペクトル指数および偏光特性は、既知の銀河内SNRと比較してどう異なるか？

主な発見

• λ6 cm調査において、2つの新しい殻状超新星残骸、G178.2−4.2およびG25.1−2.3が発見された。両者とも非暖性電波スペクトルを示し、スペクトル指数はそれぞれα = −0.48 ± 0.13およびα = −0.49 ± 0.13であった。
• G178.2−4.2は1 GHzで7.2×10⁻²³ W m⁻² Hz⁻¹ sr⁻¹の表面輝度を示し、既知の銀河内SNRの中で2番目に明るさが低い。サイズは72′ × 62′であり、北側の殻に強い偏光を示した。
• G25.1−2.3は南側に80′ × 30′の大きな殻を示し、非暖性スペクトルおよび典型的なSNRと一致するスペクトル指数を示した。また、39.2 km/sでのH I空洞が潜在的に検出され、運動論的距離は約2.9 kpcであった。
• 両SNRに対して60 μmのIRIS画像では顕著な赤外線対応物は検出されず、これは強いダスト放射または濃い分子雲との関連がないことを示唆した。
• Σ−D関係からの距離推定値（G25.1−2.3では3.1 kpc）はH I空洞の距離と整合的であり、SNRの性質および物理的サイズ（約72 pc）を支持した。
• 本発見は、感度および混在の限界により、多くの大型で明るさが低いSNRがまだ検出されていないことを示し、のちに発見されていない銀河内SNRの総数が非常に高い可能性があることを示唆した。