[論文レビュー] A Sino-German $\lambda$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 88被引用数 33

ひとこと要約

本研究では、ウルムチ25m電波望遠鏡を用いて、16個の大型銀河超新星残骸（SNRs）の最初の高周波（λ6 cm）全強度および偏光観測を実施した。多波長データから統合放射度およびスペクトル指数を導出し、これまでで最も高い周波数での偏光構造を確認した。また、熱的でかつコンパクトな成分があることから、G192.8−1.1を非SNRに再分類した。これにより、SNRのスペクトルおよび磁場に関する重要な制約が得られた。

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 $\lambda$6\ cm polarization survey of the Galactic plane with an angular resolution of 9$\farcm$5. We extracted total intensity and linear polarization maps of large SNRs from the Urumqi $\lambda$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 $\lambda$11\ cm and $\lambda$21\ cm survey data were used for calculating integrated flux densities. The $\lambda$6\ cm polarization data also delineate the magnetic field structures of the SNRs. We present the first total intensity maps at $\lambda$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 $\lambda$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 $\lambda$6\ cm, Effelsberg $\lambda$11\ cm and $\lambda$21\ cm surveys are crucial to determine the spectra of SNR G65.1+0.6, G69.0+2.7 (CTB 80), G93.7-0.2 and G114.3+0.3. We find that G192.8$-$1.1 (PKS 0607+17) consists of background sources, \ion{H}{II} regions and the extended diffuse emission of thermal nature, and conclude that G192.8$-$1.1 is not a SNR.

研究の動機と目的

• λ6 cm帯域、これまでにあまり調査されていなかった電波帯域における大型超新星残骸（SNRs）の全強度および偏光特性を調査すること。
• λ6 cmからλ21 cmまでの多周波数データを用いて、16個の大型SNRsの正確な統合放射度およびスペクトル指数を決定すること。
• Faraday回折に影響されないλ6 cm偏光観測により、SNRs内の磁場構造をマッピングすること。
• 特にG192.8−1.1のような曖昧な源のSNR性を、スペクトル的および形態的特性を分析することで検証すること。
• 主要SNRsにおける最高周波数の偏光データを提供し、非熱的放射および磁場幾何学的構造に関する制約を強化すること。

提案手法

• ウルムチ25m電波望遠鏡を用いて、天の川銀河平面（10° ≤ ℓ ≤ 230°, |b| ≤ 5°）におけるλ6 cm偏光調査を実施し、9.′5の分解能を達成した。
• 調査からステークスパラメータ（I, Q, U）を抽出し、全強度および線形偏光マップを作成した。
• ねじれのあるハイパープランのモデルを用いて背景除去を行い、大規模な銀河的拡散放射を除去した。
• 標準キャリブレータ（3C286, 3C48, 3C138）を用いて放射度および偏光をキャリブレーションし、QおよびUマップにおける機器漏れを補正した。
• Eiffelsbergのλ11 cmおよびλ21 cm調査データと組み合わせ、スペクトルフィッティングにより統合放射度およびスペクトル指数を導出した。
• TTプロット法を用いて、6 cmと11 cm間、および6 cmと21 cm間のスペクトル指数αを導出し、スペクトルの折り返しや非熱的放射の有無を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 16個の大型銀河SNRsがλ6 cmで示す全強度および偏光特性は何か？これは、それらの多くが観測された最短波長である。
• RQ2 多周波数データから導かれたスペクトル指数は、従来の推定値を確認するか、あるいは見直すものか？
• RQ3 λ6 cm偏光データは、Faraday回折が無視できる領域において、SNRs内の固有の磁場構造を明らかにできるか？
• RQ4 広がった源であるG192.8−1.1は、本当に超新星残骸なのか？それとも、熱的およびコンパクトな源の重ね合わせなのか？
• RQ5 新しい高周波放射度および偏光測定値は、SNR放射メカニズムおよび磁場に関する制約をどのように改善するか？

主な発見

• ウルムチλ6 cm調査により、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（モノケロスネビュラ）, および G206.9+2.3（PKS 0646+06）の6つについて、6 cm帯での最初の全強度マップが得られた。
• 調査では、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、最初のλ6 cm偏光測定が行われ、ほとんどの場合で偏光度が10%を超えた。
• G192.8−1.1については、コンパクトな源、H II領域、および拡散的熱放射の複雑な混合が観測され、真のSNRではないと結論づけられた。
• G206.9+2.3（PKS 0646+06）のスペクトル指数はα = −0.47 ± 0.04であり、従来の推定値と整合的で、非熱的放射を示している。
• G65.1+0.6, W63, G93.7−0.2, G106.3+2.7, G114.3+0.3, G116.5+1.1, HB9, VRO 42.05.01, および G206.9+2.3のλ6 cm放射度は、スペクトルモデリングに不可欠な、最高周波数の測定値である。
• W63, G106.3+2.7, G114.3+0.3, G116.5+1.1, HB9, VRO 42.05.01, モノケロスネビュラ、および G206.9+2.3の偏光画像は、λ6 cmで初めて得られたものであり、固有の磁場配置を明らかにした。