معايرة بيانات الاستقطاب الراديوي: تعزيز الارتباط بين مسوحات CHIME و Dwingeloo

جدول الروابط

نبذة مختصرة و1 مقدمة

1. دوران فاراداي وتوليف فاراداي

2. البيانات والأدوات

   3.1. مسوحات CHIME و GMIMS و 3.2. CHIME/GMIMS النطاق المنخفض الشمالي

   3.3. ملاحظات تلسكوب التوليف DRAO

   3.4. مصادر البيانات الإضافية

3. ميزات الشرغوف

   4.1. الشكل في صور التردد الواحد

   4.2. أعماق فاراداي

   4.3. تعقيد فاراداي

   4.4. تركيب QU

   4.5. الأخطاء

4. أصل الشرغوف

   5.1. بنية الهيدروجين المحايد

   5.2. بنية الهيدروجين المتأين

   5.3. الحركات الخاصة للنجوم المرشحة

   5.4. عمق فاراداي وعمود الإلكترون

5. الملخص والآفاق المستقبلية

\ الملحق

أ. مكونات فاراداي المحلولة وغير المحلولة في توليف فاراداي

ب. نتائج تركيب QU

\ المراجع

3.1. مسوحات CHIME و GMIMS

3.2. CHIME/GMIMS النطاق المنخفض الشمالي

\

\ خرائط الحلقات التي نستخدمها لا تحتوي على إزالة تشويه الشعاع المطبقة. هناك أخطاء صغيرة في الصورة ناتجة عن هذا والتي نصفها في القسم 4.5، ومع ذلك، فإن وجودها لا يضر بدراسة الهياكل على نطاق عدة درجات، مثل الشرغوف. في هذا التحليل، نستخدم مجموعة فرعية 400 - 729 ميجاهرتز من نطاق CHIME الكامل، حيث أن الترددات الأعلى ملوثة بالتداخل، مما يجعل الخرائط غير موثوقة في منطقة الاهتمام.

\ 3.2.1. معايرة زاوية الاستقطاب

\

\

\

\ يتم قياس ستوكس U و V من منتجات الارتباط المتبادل. نفترض أن ⟨V ⟩ = 0 من السماء في الانبعاث المنتشر لأن انبعاث السنكروترون في البيئات الفلكية منخفضة الكثافة لا ينتج استقطابًا دائريًا. يحدث التسرب بين V و U من إزاحات الطور. نقيس متوسط إزاحة الطور ⟨ψ⟩(δ, ν) عند كل ميل وتردد بافتراض أن ⟨V ⟩ = 0 ونحسب

\

\ يؤدي افتراض ⟨V ⟩ = 0 إلى تناسبات عالية الجودة حتى في ملاحظات الانفجار الراديوي السريع (FRB)، حيث يكون للافتراض تبرير فيزيائي أقل وضوحًا مما هو عليه في الانبعاث المستقطب المنتشر الذي نبحث فيه (Mckinven et al. 2023). نجد أن إزاحة الطور خطية في التردد، بما يتفق مع تأخير الكابل τ = ⟨ψ⟩/2πν ∼ 1 نانوثانية للانبعاث المنتشر، كما وجد Mckinven et al. (2021، ملحقهم أ) في بيانات CHIME/FRB.

\ في الشكل 1، نقارن البيانات المعايرة بمسح تلسكوب Dwingeloo عند 610 ميجاهرتز في منطقة المروحة (Brouw & Spoelstra 1976). هناك ارتباط قوي بين Dwingeloo U و CHIME U و Dwingeloo Q و CHIME Q في تلك الاتجاهات التي توجد فيها بيانات Dwingeloo، مع قيم معامل الارتباط R تبلغ 0.91 لمقارنات U − U و 0.89 لمقارنات Q − Q. هذا تحسن كبير من معاملات الارتباط غير المعايرة البالغة 0.76 و 0.59 على التوالي. نجد تسربًا متبقيًا يصل إلى 20٪ في ستوكس Q بناءً على قياسات مصدر النقطة غير المحلولة. باستخدام متوسط المسافة المتعامدة بين كل نقطة والخط المناسب، نجد أن الضوضاء من بيانات CHIME و Dwingeloo تصف ≈ 70٪ من التشتت في الشكل 1. تم تحسين ارتباط زاوية الاستقطاب، الموضح أيضًا في الشكل 1، من خلال المعايرة، ومعظم القيم الشاذة هي نقاط ذات شدة استقطاب منخفضة (نقاط صفراء)، حيث تكون عدم اليقين في χ المشتق مرتفعًا.

\ نعرض خرائط CHIME Q و U الناتجة، مع محور المرجع χ = 0 مدارًا إلى القطب المجري الشمالي، في الشكل 2. في حين أن تسرب ستوكس I إلى Q موجود في بياناتنا، لا يمكن أن تكون بنية الشرغوف ببساطة نتيجة للتسرب. على الرغم من وجود انبعاث شدة كلية على كامل منطقة المروحة، بما في ذلك الشرغوف، فإن هذا الانبعاث بلا ملامح على نطاقات صغيرة وبالتالي لا يمكن أن ينتج استقطابًا زائفًا يطابق الشرغوف في الشكل. علاوة على ذلك، لا يمكن أن يكون الشرغوف نتاج انبعاث ستوكس I الناشئ على مسافات زاوية كبيرة (مثل المستوى المجري) والمرئي في الفصوص الجانبية البعيدة. في حين أن الفصوص الجانبية البعيدة لها خصائص استقطاب ضعيفة، فإن استقطابها يتوسط إلى قيم منخفضة على مساحات كبيرة. علاوة على ذلك، مع التغذيات الخطية، يكون التسرب من I بشكل أساسي إلى Q، وليس U (في الإحداثيات الاستوائية الأصلية لـ CHIME)، لكن الشرغوف واضح بالفعل في ستوكس U في الإحداثيات الاستوائية (غير معروضة).

\

\

\ 3.2.2. توليف فاراداي على بيانات CHIME

\

\

\ باستخدام خوارزمية rmtools_peakfitcube في RM-Tools، نحصل على ذروة عمق فاراداي و

\

\ الخطأ المرتبط لكل طيف على طول جميع خطوط البصر. الخريطة الناتجة موضحة في الشكل 3ب. نستخدم أعماق فاراداي القصوى بدلاً من العزم الأول (Dickey et al. 2019) للتركيز على عمق فاراداي للميزة الأكثر سطوعًا في كل LOS بدلاً من متوسط عمق فاراداي المرجح في مناطق فاراداي المعقدة.

\ نعرض شدة الاستقطاب المتكاملة عبر أطياف عمق فاراداي كخريطة عزم صفري في الشكل 3أ. يتم عرض خريطة زاوية الاستقطاب المدارة إلى χ0 بواسطة عمق فاراداي الأقصى عند كل بكسل في الشكل 3ج.

\

:::info المؤلفون:

(1) ناصر محمد، قسم علوم الكمبيوتر والرياضيات والفيزياء والإحصاء، جامعة كولومبيا البريطانية، حرم أوكاناغان، كيلونا، كولومبيا البريطانية V1V 1V7، كندا ومرصد دومينيون الفلكي الراديوي، مركز هيرزبرغ للبحوث في علم الفلك والفيزياء الفلكية، المجلس الوطني للبحوث كندا، صندوق بريد 248، ب