Hiệu chỉnh dữ liệu phân cực vô tuyến: Nâng cao mối tương quan giữa các khảo sát CHIME và Dwingeloo

Bảng liên kết

Tóm tắt và 1 Giới thiệu

1. Quay Faraday và Tổng hợp Faraday

2. Dữ liệu & Thiết bị

   3.1. Khảo sát CHIME và GMIMS và 3.2. CHIME/GMIMS Băng tần thấp phía Bắc

   3.3. Quan sát từ Kính viễn vọng Tổng hợp DRAO

   3.4. Nguồn dữ liệu Phụ trợ

3. Đặc điểm của Nòng nọc

   4.1. Hình thái trong hình ảnh tần số đơn

   4.2. Độ sâu Faraday

   4.3. Độ phức tạp Faraday

   4.4. Phương pháp QU fitting

   4.5. Hiện tượng nhiễu

4. Nguồn gốc của Nòng nọc

   5.1. Cấu trúc Hydro trung hòa

   5.2. Cấu trúc Hydro ion hóa

   5.3. Chuyển động riêng của các Ngôi sao ứng viên

   5.4. Độ sâu Faraday và cột electron

5. Tóm tắt và Triển vọng tương lai

\ PHỤ LỤC

A. THÀNH PHẦN FARADAY PHÂN GIẢI VÀ KHÔNG PHÂN GIẢI TRONG TỔNG HỢP FARADAY

B. KẾT QUẢ QU FITTING

\ TÀI LIỆU THAM KHẢO

3.1. Khảo sát CHIME và GMIMS

3.2. CHIME/GMIMS Băng tần thấp phía Bắc

\

\ Các bản đồ vòng mà chúng tôi sử dụng không áp dụng khử chập chùm tia. Có những hiện tượng nhiễu nhỏ trong hình ảnh do điều này mà chúng tôi sẽ mô tả trong Phần 4.5, tuy nhiên, sự hiện diện của chúng không ảnh hưởng đến việc nghiên cứu các cấu trúc ở quy mô vài độ, như nòng nọc. Trong phân tích này, chúng tôi sử dụng tập con 400 − 729 MHz của băng tần CHIME đầy đủ, vì các tần số cao nhất bị nhiễu do hiện tượng aliasing, khiến các bản đồ không đáng tin cậy trong khu vực quan tâm.

\ 3.2.1. Hiệu chuẩn góc phân cực

\

\

\

\ Stokes U và V được đo từ các sản phẩm tương quan chéo. Chúng tôi giả định rằng ⟨V ⟩ = 0 từ bầu trời trong bức xạ khuếch tán vì bức xạ synchrotron trong môi trường vật lý thiên văn mật độ thấp không tạo ra phân cực tròn. Sự rò rỉ giữa V và U phát sinh từ độ lệch pha. Chúng tôi đo độ dịch pha trung bình ⟨ψ⟩(δ, ν) tại mỗi xích vĩ và tần số với giả định rằng ⟨V ⟩ = 0 và tính toán

\

\ Giả định ⟨V ⟩ = 0 dẫn đến các phép khớp chất lượng cao ngay cả trong các quan sát bùng nổ vô tuyến nhanh (FRB), nơi giả định này có cơ sở vật lý kém rõ ràng hơn so với bức xạ phân cực khuếch tán mà chúng tôi nghiên cứu (Mckinven et al. 2023). Chúng tôi thấy rằng độ dịch pha là tuyến tính theo tần số, phù hợp với độ trễ cáp τ = ⟨ψ⟩/2πν ∼ 1 ns đối với bức xạ khuếch tán, như Mckinven et al. (2021, Phụ lục A của họ) đã tìm thấy trong dữ liệu CHIME/FRB.

\ Trong Hình 1, chúng tôi so sánh dữ liệu đã hiệu chuẩn với khảo sát kính viễn vọng Dwingeloo ở 610 MHz trong vùng Fan (Brouw & Spoelstra 1976). Có mối tương quan mạnh giữa Dwingeloo U và CHIME U cũng như Dwingeloo Q và CHIME Q trong những hướng có dữ liệu Dwingeloo, với các giá trị hệ số tương quan R là 0,91 cho so sánh U − U và 0,89 cho so sánh Q − Q. Đây là sự cải thiện đáng kể so với các hệ số tương quan chưa hiệu chuẩn lần lượt là 0,76 và 0,59. Chúng tôi thấy còn sự rò rỉ lên đến 20% trong Stokes Q dựa trên các phép đo nguồn điểm không phân giải. Sử dụng khoảng cách trực giao trung bình giữa mỗi điểm và đường khớp, chúng tôi thấy rằng nhiễu từ dữ liệu CHIME và Dwingeloo mô tả ≈ 70% độ phân tán trong Hình 1. Tương quan góc phân cực, cũng được hiển thị trong Hình 1, cũng được cải thiện thông qua hiệu chuẩn, và hầu hết các điểm ngoại lai là các điểm có cường độ phân cực thấp (chấm vàng), nơi độ không chắc chắn trong χ dẫn xuất là cao.

\ Chúng tôi hiển thị các bản đồ CHIME Q và U kết quả, với trục tham chiếu χ = 0 được xoay đến cực Bắc Thiên hà, trong Hình 2. Mặc dù sự rò rỉ từ Stokes I sang Q tồn tại trong dữ liệu của chúng tôi, cấu trúc nòng nọc không thể chỉ đơn giản là kết quả của sự rò rỉ. Mặc dù có bức xạ cường độ tổng trên toàn bộ Vùng Fan, bao gồm cả nòng nọc, bức xạ này không có đặc điểm ở quy mô nhỏ và do đó không thể tạo ra phân cực giả khớp với hình thái của nòng nọc. Hơn nữa, nòng nọc không thể là sản phẩm của bức xạ Stokes I có nguồn gốc ở khoảng cách góc lớn (như mặt phẳng Thiên hà) và được nhìn thấy trong các thùy phụ xa. Mặc dù các thùy phụ xa có đặc tính phân cực kém, sự phân cực của chúng trung bình ở giá trị thấp trên các khu vực đáng kể. Hơn nữa, với các nguồn cấp tuyến tính, sự rò rỉ từ I chủ yếu vào Q, không phải U (trong tọa độ xích đạo gốc của CHIME), nhưng nòng nọc đã rõ ràng trong Stokes U trong tọa độ xích đạo (không hiển thị).

\

\

\ 3.2.2. Tổng hợp Faraday trên dữ liệu CHIME

\

\

\ Sử dụng thuật toán rmtools_peakfitcube trong RM-Tools, chúng tôi thu được độ sâu Faraday đỉnh và

\

\ sai số liên quan cho mọi phổ dọc theo tất cả các đường nhìn. Bản đồ kết quả được hiển thị trong Hình 3b. Chúng tôi sử dụng độ sâu Faraday đỉnh thay vì moment đầu tiên (Dickey et al. 2019) để tập trung vào độ sâu Faraday của đặc điểm sáng nhất trong mỗi LOS thay vì độ sâu Faraday trung bình có trọng số trong các vùng Faraday phức tạp.

\ Chúng tôi hiển thị cường độ phân cực tích hợp trên các phổ độ sâu Faraday dưới dạng bản đồ moment không trong Hình 3a. Bản đồ góc phân cực được khử quay đến χ0 bằng độ sâu Faraday đỉnh tại mỗi pixel được hiển thị trong Hình 3c.

\

:::info Tác giả:

(1) Nasser Mohammed, Department of Computer Science, Math, Physics, & Statistics, University of British Columbia, Okanagan Campus, Kelowna, BC V1V 1V7, Canada and Dominion Radio Astrophysical Observatory, Herzberg Research Centre for Astronomy and Astrophysics, National Research Council Canada, PO Box 248, Penticton, BC V2A 6J9, Canada;

(2) Anna Ordog, Department of Computer Science, Math, Physics, & Statistics, University of British Columbia, Okanagan Campus, Kelowna, BC V1V 1V7,