[论文解读] A Sino-German 6cm polarization survey of the Galactic plane VII. Small supernova remnants

Xiaohui Sun, P. Reich+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 41

一句话总结

本研究基于中德λ6 cm巡天的高频射电连续谱与偏振数据，改进了50个角直径小于1°的银河系小超新星遗迹（SNRs）的谱能分布和偏振特性。该巡天为样本中一半的源提供了最高频段的流量测量，使光谱指数得到优化，并首次在四个SNRs中检测到偏振辐射，同时识别出G16.8−1.1更可能为H II区而非SNR。

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.

研究动机与目标

• 利用高频射电数据改进角直径小于1°的小超新星遗迹（SNRs）的谱能分布。
• 利用λ6 cm偏振观测确定这些SNRs的偏振特性，特别是在高频数据稀缺区域。
• 解决源分类中的模糊性，特别是针对强银河系弥散辐射附近弱或扩展源的分类问题。
• 利用多波长偏振数据获得的旋转量测量值，评估银道面内法拉第旋转与去偏振效应的影响。
• 为51个SNRs提供更新的λ6 cm通量密度测量值，显著增强其中50个的谱约束。

提出的方法

• 使用乌鲁木齐25米望远镜对银河系平面进行λ6 cm偏振巡天，角分辨率9.5角分，系统温度约22 K。
• 测量51个小型SNRs在λ6 cm波段的积分通量密度，结合埃菲尔斯堡100米望远镜已有的λ11 cm和λ21 cm观测数据。
• 采用标准校准程序，使用3C 286、3C 48、3C 138和3C 295作为主校准源和次校准源，以确保通量和偏振测量的准确性。
• 生成偏振强度（PI）、斯托克斯Q和U图，典型噪声水平为0.5 mK T_B（针对偏振辐射）。
• 利用λ6 cm、λ11 cm和λ21 cm数据的通量密度拟合全局射电谱，为50个SNRs推导出光谱指数。
• 通过结合λ6 cm偏振数据与其他波长（如λ11 cm、2.8 cm）的观测，估算选定SNRs的旋转量（RMs）。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于高频λ6 cm数据，小SNRs（角直径<1°）的谱能分布如何更新？
• RQ2 哪些SNRs在λ6 cm波段表现出可检测的偏振辐射，这揭示了其磁场结构的何种信息？
• RQ3 λ6 cm巡天能否解决源分类中的模糊性，例如区分SNRs与H II区？
• RQ4 法拉第旋转效应与去偏振如何影响银道面内SNRs的观测偏振特性？
• RQ5 Cas A在λ6 cm波段的通量密度如何演化？是否与早期模型预测的长期衰减一致？

主要发现

• 测量了51个小型SNRs在λ6 cm波段的积分通量密度，其中50个SNRs因引入高频数据而显著改善了谱能分布。
• 对于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和G113.0+0.2，由于新增的λ6 cm测量，其射电谱得到显著改善。
• 首次在四个SNRs（G16.2−2.7、G69.7+1.0、G84.2−0.8和G85.9−0.6）中检测到偏振辐射，证实其为SNRs。
• 基于其谱特性和偏振特性，以及周围电离区对旋转量（RM）的影响，G16.8−1.1更可能为H II区而非SNR。
• Cas A在2004至2008年间λ6 cm波段的通量密度为688 ± 35 Jy，与4.8 GHz波段0.77%的年衰减速率预测一致。
• Cas A在λ6 cm波段的偏振通量密度测量值为38 ± 4 Jy，对应平均偏振度约6%，与径向磁场结构一致。