[论文解读] A Sino-German $λ$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 91被引用 32

一句话总结

本研究基于中德乌鲁木齐巡天的λ6 cm总强度与偏振观测，首次对16个大质量银河系超新星遗迹（SNRs）进行了观测，获得了迄今为止最高频段的偏振数据。研究证实了大多数SNRs具有非热谱，识别出G192.8−1.1为非SNR（因其存在热辐射成分），并提供了关键的通量密度数据以用于谱指数分析，显著提升了对SNRs在厘米波段射电特性及磁场结构的理解。

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

研究动机与目标

• 利用乌鲁木齐25米射电望远镜对大质量银河系超新星遗迹（SNRs）在λ6 cm波段进行高频总强度与偏振数据观测。
• 结合λ6 cm、λ11 cm与λ21 cm波段的现有数据，通过λ6 cm通量密度测定这些SNRs的射电谱指数。
• 通过Faraday旋转不敏感的λ6 cm偏振测量，研究SNRs中的磁场结构。
• 利用多波段数据重新评估模糊SNR候选体的性质，特别是G192.8−1.1。
• 为关键SNRs（包括御夫座星云和PKS 0646+06）提供迄今为止最高频段的偏振图，以改进谱指数与磁场结构分析。

提出的方法

• 利用乌鲁木齐25米射电望远镜的中德λ6 cm偏振巡天数据，其 beam 分辨率为9.5角分，系统温度约为22 K。
• 从巡天数据中提取16个大尺寸SNRs（≥1°角直径）的总强度与线偏振图，采用3σ阈值进行等高线绘制与偏振矢量图绘制。
• 从乌鲁木齐巡天测量λ6 cm积分通量密度，并与埃菲尔斯堡望远镜发布的λ11 cm与λ21 cm通量密度数据结合，推导谱指数。
• 应用Faraday旋转分析以解释偏振位置角与磁场取向，假设在λ6 cm波段Faraday旋转可忽略。
• 采用源减除技术，从点源与H II区中分离出扩展SNR辐射，尤其在G205.5+0.5与G192.8−1.1等复杂区域。
• 通过幂律拟合谱能谱分布以确定谱指数α，其不确定性通过通量密度测量误差传播获得。

实验结果

研究问题

• RQ1 这16个最大银河系SNRs在λ6 cm波段的总强度与偏振特性为何？与以往观测相比有何差异？
• RQ2 这些SNRs的射电谱是否仍与非热辐射一致？高频通量密度能否改进谱指数估计？
• RQ3 这些SNRs中的磁场结构如何？λ6 cm偏振所追踪的磁场结构是否与壳层形态一致？
• RQ4 基于多波段数据，G192.8−1.1是否为真正的SNR，还是热辐射与紧凑源的复合体？
• RQ5 与长波长巡天相比，λ6 cm偏振数据在理解SNR磁场结构与Faraday旋转效应方面有何改进？

主要发现

• 乌鲁木齐λ6 cm巡天首次为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（御夫座星云）与G206.9+2.3（PKS 0646+06）提供了6 cm波段的总强度图。
• 该巡天首次提供了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与G206.9+2.3的λ6 cm偏振测量，大多数情况下的偏振度超过10%。
• 对于SNR G192.8−1.1，数据揭示其结构复杂，主要由热辐射与背景源主导，因此判断其并非真正的SNR。
• 通过结合λ6 cm、λ11 cm与λ21 cm通量密度，推导出G206.9+2.3的谱指数为α = −0.47 ± 0.04，与先前结果一致，表明其为非热辐射。
• 御夫座星云与PKS 0646+06的λ6 cm偏振数据为迄今最高频段的偏振图，其中御夫座星云在去除点源后显示非热谱（α = −0.43 ± 0.12）。
• 乌鲁木齐λ6 cm巡天的通量密度对G65.1+0.6、G69.0+2.7（CTB 80）、G93.7−0.2与G114.3+0.3的谱指数精炼至关重要，尤其与埃菲尔斯堡数据结合时。