[论文解读] A Sino-German $λ$6\ cm polarization survey of the Galactic plane VI. Discovery of supernova remnants G178.2-4.2 and G25.1-2.3

X. Y. Gao, Xiaohui Sun+4 more|Jul 4, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 36被引用 15

一句话总结

本研究利用中德银河系平面调查的高灵敏度λ6 cm偏振数据，发现了两个新的、大而暗淡的超新星遗迹（SNRs）——G178.2−4.2 和 G25.1−2.3。通过非热辐射谱、壳状形态以及多波长射电观测中有序磁场的确认，证实了其为真实的SNRs，尽管其表面亮度较低。

ABSTRACT

Supernova remnants (SNRs) were often discovered in radio surveys of the Galactic plane. Because of the surface-brightness limit of previous surveys, more faint or confused SNRs await discovery. The Sino-German $λ$6\ cm Galactic plane survey is a sensitive survey with the potential to detect new low surface-brightness SNRs. We want to identify new SNRs from the $λ$6\ cm survey map of the Galactic plane. We searched for new shell-like objects in the $λ$6\ cm survey maps, and studied their radio emission, polarization, and spectra using the $λ$6\ cm maps together with the $λ$11\ cm and $λ$21\ cm Effelsberg observations. Extended polarized objects with non-thermal spectra were identified as SNRs. We have discovered two new, large, faint SNRs, G178.2-4.2 and G25.1-2.3, both of which show shell structure. G178.2-4.2 has a size of 72 arcmin x 62 arcmin with strongly polarized emission being detected along its northern shell. The spectrum of G178.2-4.2 is non-thermal, with an integrated spectral index of $α= -0.48\pm0.13$. Its surface brightness is $Σ_{1 GHz} = 7.2 x 10^{-23}{Wm^{-2} Hz^{-1} sr^{-1}}$, which makes G178.2-4.2 the second faintest known Galactic SNR. G25.1-2.3 is revealed by its strong southern shell which has a size of 80 arcmin x 30\arcmin. It has a non-thermal radio spectrum with a spectral index of $α= -0.49\pm0.13$. Two new large shell-type SNRs have been detected at $λ$6\ cm in an area of 2200 deg^2 along the the Galactic plane. This demonstrates that more large and faint SNRs exist, but are very difficult to detect.

研究动机与目标

• 利用高灵敏度射电巡天，识别银河系平面中此前未被探测到的、低表面亮度的超新星遗迹（SNRs）。
• 克服以往巡天的局限性，这些巡天常因表面亮度和角分辨率限制而遗漏暗淡或混淆的SNRs。
• 通过多波长射电数据（包括偏振和谱分析）验证新发现的壳状射电源的SNR本质。
• 评估暗淡SNRs的可探测性，并估算银河系中潜在的未发现遗迹数量。
• 通过与H I空腔和红外发射的关联，约束距离和物理性质。

提出的方法

• 对银河系平面（10° ≤ ℓ ≤ 230°，|b| ≤ 5°）进行了深度λ6 cm偏振巡天，角分辨率为9.5′，在1 GHz频率下的灵敏度约为~4.9×10⁻²³ W m⁻² Hz⁻¹ sr⁻¹。
• 将λ6 cm数据与埃菲尔斯堡100米望远镜新获取的λ11 cm以及档案中的λ21 cm连续辐射和偏振数据相结合。
• 通过总强度和偏振图识别壳状射电结构，重点关注具有有序磁场和非热谱的区域。
• 利用流量密度关系 Sν ∝ ν^α 进行谱指数分析，以确定扩展源的谱行为。
• 采用TT-plot谱分析方法推导积分谱指数，并评估非热辐射特性。
• 在LAB巡天中搜索与H I空腔的关联，在IRIS 60 μm数据中搜索红外发射，以及寻找脉冲星，以推断距离和物理背景。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高灵敏度λ6 cm偏振巡天中，能否探测到低表面亮度的暗淡大尺寸超新星遗迹？
• RQ2 新发现的壳状射电源是否表现出非热谱和有序偏振，表明其起源于超新星遗迹？
• RQ3 新发现SNRs的距离和物理尺寸是多少？与已知SNR的标度关系相比如何？
• RQ4 是否存在相关的H I空腔或红外对应体，以支持其SNR本质并帮助约束距离？
• RQ5 这些遗迹的谱指数和偏振特性与已知银河系SNRs相比如何？

主要发现

• 在λ6 cm巡天中发现了两个新的壳状超新星遗迹G178.2−4.2和G25.1−2.3，两者均表现出非热射电谱，谱指数分别为α = −0.48 ± 0.13 和 α = −0.49 ± 0.13。
• G178.2−4.2的表面亮度为7.2×10⁻²³ W m⁻² Hz⁻¹ sr⁻¹（1 GHz），是目前已知银河系SNRs中第二暗淡的，尺寸为72′ × 62′，其北部壳层表现出强烈的偏振。
• G25.1−2.3展现出一个80′ × 30′的大型南部壳层，具有非热谱，谱指数与典型SNRs一致，并在39.2 km/s处显示出潜在的H I空腔，其动力学距离约为~2.9 kpc。
• 在60 μm的IRIS图像中，两个SNR均未发现显著的红外对应体，表明无强尘埃发射或与致密云团的关联。
• 基于Σ−D关系估算的G25.1−2.3距离（3.1 kpc）与H I空腔距离一致，支持其SNR本质，并表明其物理尺寸约为~72 pc。
• 该发现表明，由于灵敏度和混淆限制，许多大而暗淡的SNRs仍未能被探测到，暗示银河系中未发现的SNRs总数可能很高。