[논문 리뷰] A Sino-German 6cm polarization survey of the Galactic plane VII. Small supernova remnants

Xiaohui Sun, P. Reich외 4명|arXiv (Cornell University)|2011. 10. 05.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 41

한 줄 요약

이 연구는 은하수 내 1° 이하의 각지름을 가진 50개의 소형 은간 초신성잔해(SNRs)의 스펙트럼 에너지 분포와 편광 특성을 향상시키기 위해 중국-독일 λ6 cm 조사에서 확보한 고주파 수신기 연속 및 편광 데이터를 제시한다. 이 조사에서는 샘플의 절반에 대해 가장 높은 주파수의 복사강도 측정을 제공하여 스펙트럼 기울기를 정밀화하고, 네 개의 SNR에서 처음으로 편광된 복사를 감지하였다. 또한 G16.8−1.1은 초신성잔해가 아니라 H II 영역일 가능성이 높다고 규명하였다.

ABSTRACT

We study the spectral and polarization properties of supernova remnants (SNRs) based on our 6cm survey data. The observations were taken from the Sino-German 6cm polarization survey of the Galactic plane. By using the integrated flux densities at 6cm together with measurements at other wavelengths from the literature we derive the global spectra of 50 SNRs. In addition, we use the observations at 6cm to present the polarization images of 24 SNRs. We derived integrated flux densities at 6cm for 51 small SNRs with angular sizes less than 1 degree. Global radio spectral indices were obtained in all the cases except for Cas A. For SNRs G15.1-1.6, G16.2-2.7, G16.4-0.5, G17.4-2.3, G17.8-2.6, G20.4+0.1, G36.6+2.6, G43.9+1.6, G53.6-2.2, G55.7+3.4, G59.8+1.2, G68.6-1.2, and G113.0+0.2, the spectra have been significantly improved. From our analysis we argue that the object G16.8-1.1 is probably an HII region instead of a SNR. Cas A shows a secular decrease in total intensity, and we measured a flux density of 688+/-35 Jy at 6cm between 2004 and 2008. Polarized emission from 25 SNRs were detected. For G16.2-2.7, G69.7+1.0, G84.2-0.8 and G85.9-0.6, the polarized emission is detected for the first time confirming them as SNRs. High frequency observations of SNRs are rare but important to establish their spectra and trace them in polarization in particular towards the inner Galaxy where Faraday effects are important.

연구 동기 및 목표

• 각지름이 1° 이하인 소형 초신성잔해(SNRs)의 스펙트럼 에너지 분포를 고주파 라디오 데이터를 사용하여 향상시키기 위해.
• 특히 고주파 데이터가 부족한 영역에서 λ6 cm 편광 관측을 통해 이러한 SNRs의 편광 특성을 규명하기 위해.
• 강한 확산 은하수 방출 근처의 약하거나 확장된 소스와 같은 애매한 소스 분류 문제를 해결하기 위해.
• 다양한 파장에서의 편광 데이터로부터 유도된 회전 측정치를 사용하여 내부 은하수 평면에서 팔레리 편광 효과와 편광 감쇠 효과의 역할을 평가하기 위해.
• 51개의 SNR에 대해 λ6 cm에서의 업데이트된 복사강도 측정치를 제공하여, 그중 50개의 스펙트럼 제약 조건을 크게 향상시키기 위해.

제안 방법

• 9.5 arcmin 해상도와 약 22 K의 시스템 온도를 갖춘 우루무치 25m 전파망원경을 사용하여 은하수 평면에 대한 λ6 cm 편광 조사를 수행하였다.
• 이미 존재하는 에펠스베르크 100m 전파망원경의 λ11 cm 및 λ21 cm 관측 자료와 결합하여 51개의 소형 SNR에 대해 λ6 cm에서의 통합 복사강도를 측정하였다.
• 복사강도 및 편광 정확도를 확보하기 위해 3C 286, 3C 48, 3C 138, 3C 295를 주 및 보조 캘리브레이터로 사용하여 표준 캘리브레이션 절차를 적용하였다.
• 편광된 복사에 대해 일반적으로 0.5 mK T_B의 루트 평균 제곱 노이즈를 갖는 편광 강도(PI), 스토크스 Q 및 U 지도를 제작하였다.
• λ6 cm, λ11 cm, λ21 cm 데이터의 복사강도를 사용하여 전반적인 라디오 스펙트럼을 피팅하고, 50개의 SNR에 대해 스펙트럼 기울기를 유도하였다.
• 다른 파장(예: λ11 cm, 2.8 cm)의 관측 자료와 λ6 cm 편광 데이터를 조합하여 일부 SNR에 대해 회전 측정치(RMs)를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고주파 λ6 cm 데이터를 기반으로 한 소형 SNR(각지름 <1°)의 업데이트된 스펙트럼 에너지 분포는 무엇인가?
• RQ2 어느 SNR에서 λ6 cm에서 감지 가능한 편광 복사가 나타나며, 이는 그들의 자기장 구조에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 λ6 cm 조사로 소스 분류의 애매함을 해결할 수 있는가, 예를 들어 SNR와 H II 영역을 구분할 수 있는가?
• RQ4 내부 은하수 평면에서 팔레리 회전 효과와 편광 감쇠 효과가 SNR의 관측된 편광 특성에 미치는 영향은 어떠한가?
• RQ5 Cas A의 λ6 cm에서의 복사강도 변화는 어떠한가? 이는 이전 모델이 예측한 일관된 감소율을 확인하는가?

주요 결과

• 51개의 소형 SNR에 대해 λ6 cm에서의 통합 복사강도를 측정하였으며, 그중 50개의 SNR는 고주파 데이터의 포함으로 인해 스펙트럼 에너지 분포가 향상되었다.
• G15.1−1.6, G16.2−2.7, G16.4−0.5, G17.4−2.3, G17.8−2.6, G20.4+0.1, G36.6+2.6, G43.9+1.6, G53.6−2.2, G55.7+3.4, G59.8+1.2, G68.6−1.2, G113.0+0.2 SNR의 라디오 스펙트럼은 새로운 λ6 cm 측정치 덕분에 크게 향상되었다.
• G16.2−2.7, G69.7+1.0, G84.2−0.8, G85.9−0.6 네 개의 SNR에서 처음으로 편광 복사를 감지하였으며, 이는 이들의 SNR로의 분류를 확인하였다.
• G16.8−1.1는 스펙트럼 및 편광 특성과 주변 이온화 영역이 그의 RM에 미치는 영향을 바탕으로 초신성잔해가 아니라 H II 영역일 가능성이 높다.
• Cas A는 2004년 到 2008년 기간 동안 λ6 cm에서 688 ± 35 Jy의 복사강도를 보였으며, 4.8 GHz에서 연간 0.77% 감소율로 예측된 장기 감소 경향과 일치하였다.
• Cas A의 λ6 cm에서의 편광 복사강도는 38 ± 4 Jy로 측정되었으며, 평균 편광 비율은 약 6%로, 이는 반경 방향 자기장의 구조와 일치하였다.