[論文レビュー] A Sino-German lambda6 cm polarization survey of the Galactic plane I. Survey strategy and results for the first survey region

X. Sun, J. L. Han+5 more|ArXiv.org|Nov 20, 2006

Electrical and Electromagnetic Research参考文献 1被引用数 55

ひとこと要約

本論文は、ウルムチ25m電波望遠鏡を用いた中独共同のλ6 cm偏光調査による、銀河平面における最初の結果を提示している。解像度は9.5 arcminに達している。2つの新しいファラデー・スクリーンを同定した。G124.9+0.1（2.8 kpcの距離に位置する弱いHII領域で、線銀河磁界は3.9 μG）およびG125.6−1.8（6.4 μGを超える強力な磁界を持つ大規模スクリーン）である。また、本調査は、弱いシンクロtron放射およびペルセウス腕以東の強い規則的磁界を検出する能力を示している。

ABSTRACT

(Abridged) Polarization measurements of the Galactic plane at lambda6 cm probe the interstellar medium (ISM) to larger distances compared to measurements at longer wavelengths, hence enable us to investigate properties of the Galactic magnetic fields and electron density. We are conducting a new lambda6 cm continuum and polarization survey of the Galactic plane covering 10degr < l < 230degr and |b|<5degr. Missing large-scale structures in the U and Q maps are restored based on extrapolated polarization K-band maps from the WMAP satellite. The lambda6 cm data are analyzed together with maps at other bands. We discuss some results for the first survey region, 7degr X 10degr in size, centered at (l,b)=(125.5degr, 0degr). Two new passive Faraday screens, G125.6-1.8 and G124.9+0.1, were detected. They cause significant rotation of background polarization angles but little depolarization. G124.9+0.1 was identified as a new faint HII region at a distance of 2.8 kpc. G125.6-1.8, with a size of about 46 pc, has neither correspondence in enhanced Halpha emission nor a counterpart in total intensity. A model combining foreground and background polarization modulated by the Faraday screen was developed. Using this model, we estimated the strength of the ordered magnetic field along the line of sight to be 3.9 microGauss for G124.9+0.1, and exceeding 6.4 microGauss for G125.6-1.8. We obtained an estimate of 2.5 and 6.3 mK/kpc for the average polarized and total synchrotron emissivity towards G124.9+0.1. The synchrotron emission beyond the Perseus arm is quite weak.

研究の動機と目的

• 銀河平面をλ6 cmで高感度かつ高解像度でマッピングし、磁気イオン性間銀河空間媒体（ISM）を研究すること。
• 単一望遠鏡調査における大規模偏光構造の欠落を補うために、外挿されたWMAP Kバンド偏光データを用いてゼロレベル情報を回復すること。
• 偏光およびスペクトル指数解析を通じて、ファラデー・スクリーンおよびHII領域を同定・特徴付けること。
• モデルフィッティングを用いて、秩序ある磁界の強さとシンクロtron発光度を推定すること。
• 銀河ディスクにおける大規模磁界構造および電子密度分布の理解を深めること。

提案手法

• ウルムチ25m電波望遠鏡を用いて、銀河平面（10° ≤ l ≤ 230° および |b| ≤ 5°）におけるλ6 cm連続スペクトルおよび偏光観測を実施した。
• スペクトル指数−2.8を用いて、WMAP Kバンド（22.8 GHz）偏光マップを4.8 GHzに外挿することで、QおよびUストokesパラメータにおける欠落した大規模構造を回復した。
• 多周波数観測データと組み合わせ、スペクトル指数を分析し、放射成分を同定した。
• ファラデー・スクリーンによって変調された前景および背景偏光を組み合わせたモデルをフィッティングすることで、磁界および発光度寄与を分離した。
• スペクトル指数解析およびIRASフラックス比を用いて、拡張源をHII領域または超新星残骸（SNR）に分類した。
• モデルフィッティングを適用し、線銀河方向の磁界強度およびシンクロtron発光度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 λ6 cm帯における銀河平面における大規模磁界構造の性質は何か？
• RQ2 外部データを用いて、単一望遠鏡調査における欠落した大規模偏光構造を効果的に回復できるか？
• RQ3 新たに検出されたファラデー・スクリーンにおける磁界強度および電子密度は何か？
• RQ4 SNRやHII領域などの拡張源のスペクトル指数は、それらの性質をどのように制約するか？
• RQ5 ペルセウス腕以東におけるシンクロtron発光度の程度は何か？期待値と比較するとどうなるか？

主な発見

• 2つの新しいファラデー・スクリーンが検出された：G124.9+0.1は、2.8 kpcの距離に位置する弱いHII領域であり、線銀河磁界強度は3.9 μGであった。
• G125.6−1.8は、磁界強度が6.4 μGを超える大規模なファラデー・スクリーンであり、電子密度は最大0.84 cm⁻³であった。
• SNR G126.2+1.6のスペクトル指数は、直線スペクトルと整合的であり、以前のスペクトル曲率の主張を否定した。
• ペルセウス腕以東のシンクロtron放射は弱く、平均偏光発光度は2.5 mK kpc⁻¹、G124.9+0.1方向への全発光度は6.3 mK kpc⁻¹と推定された。
• WMAPデータを用いたゼロレベル回復により、偏光マップの忠実度が著しく向上し、銀河平面に沿った整然とした磁界構造が明らかになった。
• モデルフィッティングにより、前景および背景偏光が的確に分離され、ISMにおける磁界強度および発光度の信頼性の高い推定が可能になった。