[論文レビュー] GALFACTS: The G-ALFA Continuum Transit Survey

Russ Taylor, C. J. Salter|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2010

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

GALFACTS は、アレイボ望遠鏡の ALFA レシーバーを用いて、12,734 平方度の北天の空を、3.5′ の分解能と 1225–1525 MHz における 90 µJy の感度で、高分解能・全ストークス・スペクトル偏光測定を実施した調査である。これにより、銀河系の偏光シンクロtron放射、ファラデー回転測定、および約 100,000 個の銀河系外電波源のカタログ作成が可能となり、銀河系磁場および磁気イオン性銀河間物質の研究が顕著に進展する。

ABSTRACT

The GALFACTS project is using the L-band seven feed array receiver system on the Arecibo telescope to carry out an imaging spectro-polarimetric survey of the 30% of the sky visible from Arecibo. GALFACTS observations will create full-Stokes image cubes at an angular resolution of 3.5', with several thousand spectral channels covering 1225 - 1525 MHz, and band-averaged sensitivity of 90 uJy, allowing sensitive imaging of polarized radiation and Faraday Rotation Measure from both diffuse emission and against a high density grid of extragalactic sources. GALFACTS will be a major observational advance in imaging of the polarized radiation from the Milky Way and will provide a rich new database for exploration of the magnetic field of the Galaxy and the properties of the magneto-ionic medium.

研究の動機と目的

• 銀河系磁場の構造とダイナミクスを解明するため、未曾有の分解能と感度で銀河系の偏光電波放射をマッピングすること。
• 銀河系外電波源の密集したグリッド上でファラデー回転測定値（RMs）を測定し、銀河系ディスクおよびハロー内の磁気イオン性物質を追跡すること。
• 銀河間物質内での差分ファラデー回転に起因する、拡散的偏光放射構造を同定し、特にアームインチスケールで特徴づけること。
• 超新星残骸や HII 領域などの離散的銀河系電波源を、その偏光放射およびファラデー減光シグネチャを用いて同定・研究すること。
• 赤外線・宇宙背景放射・電離線形成線（RRL）などのマルチウェーブ長調査と照合することで、銀河系連続放射の熱的および非熱的成分を分離すること。

提案手法

• 観測は、アレイボ望遠鏡の L バンド7フィード ALFA レシーバーを用い、直交する線形偏光状態を持つ7つの空間ビームを提供する。
• 望遠鏡は、1.53°/恒星分の速度で赤道座標の赤経を横断する走査を実施し、1.83′ のビーム間隔でジグザグの走査パターンを形成し、3.5′ FWHM ビームに対してほぼナイキストサンプリングを達成する。
• データは 1225–1525 MHz の周波数帯域で、数千のスペクトルチャンネルを有する全ストークス（I, Q, U, V）モードで取得され、ファラデー回転解析に適した高スペクトル分解能を実現する。
• 調査は3つの領域をカバーする：南領域（−0.8° < δ < 16.8°）、北領域（19.8° < δ < 37.8°）、天頂領域（16.3° < δ < 20.3°）、合計で 12,734 平方度。
• 校正は毎日強力なコンact源を用いて実施され、ALFA システムの全ストークス応答を測定し、機器的要因による誤差を補正する。
• 夜間の観測により太陽の電波干渉を低減し、全ストークスのイメージキューブを 3.5′ 解像度、90 µJy 感度で生成する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 偏光シンクロtron放射から明らかになる、アーク分から kpc スケールにおける銀河系磁場の空間的構造は何か？
• RQ2 銀河系外電波源のファラデー回転測定値（RMs）は、銀河間物質内での熱的および相対論的プラズマの分布と性質をどのように示すか？
• RQ3 拡散的銀河系放射の偏光構造および減光挙動は何か？ そして、それらは差分ファラデー回転とどのように関係するか？
• RQ4 HII 領域および超新星残骸内の磁場は、背景放射の偏光にどのように影響を与え、その場の磁場幾何学的構造を明らかにするか？
• RQ5 GALFACTS は、低質量星や白色矮星からのものである可能性のある、一時的または円偏光電波源を検出できるか？

主な発見

• GALFACTS は 3.5′ の分解能と 90 µJy の感度を達成し、従来の単一望遠鏡調査に比べて、輝度感度で1桁の向上を実現する。
• 調査は、12,734 平方度の空域にわたり、全ストークスイメージキューブを生成する。これにより、銀河平面および高緯度域における偏光放射およびファラデー回転の詳細な研究が可能になる。
• 約 100,000 個の銀河系外電波源が、数 100 µJy の偏光フレックス密度まで検出されると推定され、偏光位置角および回転測定値が高精度で測定される。
• 調査は、拡散的銀河系放射内の微細構造を解像し、磁気イオン性物質内での差分ファラデー回転の痕跡と解釈される。
• IRIS および RRL 調査と組み合わせることで、GALFACTS データは銀河系連続放射の熱的および非熱的成分の分離を可能にする。
• 調査は、銀河系ハローおよびディスク・ハロー界面の磁場を調べるのに十分な感度を有しており、未解明な領域における乱流および磁場構造の解明に貢献する可能性がある。