Поляризационные исследования галактического радиоизлучения на дециметровых и метровых волнах

• Автор: Пасека, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 157 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Астрофизическое значение исследований линейно поляризованной составляющей радиоизлучения Галактики
1.1. Поляризационные характеристики синхр о тронного излучения и методы их измерений
1.2. Основные экспериментальные работы по исследованию линейно поляризованного
радиоизлучения Галактики
1.3. Основные положения главы 1
2. Технические требования к радиополяриметрам. Методика поляризационных измерений
2.1. Облучатели антенн
2.2. Приемники радиополяриметров
2.3. Четырехканальный поляриметр дециметрового диапазона
2.4. Методика измерений линейной поляризации и
редукция экспериментальных данных
2.5. Основные положения главы
3. Обзоры линейно поляризованной компоненты галактического радиоизлучения в области Петли III
в диапазоне дециметровых и метровых волн
3.1. Обзор линейной поляризации на частоте 920 МГц
3.2. Наблюдения линейной поляризации галактического радиоизлучения вблизи волны 1м
3.2.1. Поляризационные наблюдения на частоте 290 МГц
3.2.2. Поляризационные наблюдения на частоте 334 МГц
3.2.3. Поляризационные наблюдения на частоте 240 МГц
3.3. Исследование линехшой поляризации на шести частотах в диапазоне 375 А 448 МГц
3.4. Обсуждение результатов поляризационных обзоров
3.4.1. Пространственное распределение поляризационных параметров в области Петли III
3.4.2. Исследование структуры области высокой поляризации и ее модельное представление
3.5. Основные положения главы
4. Результаты многочастотных поляризационных наблюдений отдельных областей Галактики
методом сопровождения
4.1. Измерение линейной поляризации галактического радиоизлучения в избранных направлениях
4.2. Частотный спектр поляризационных характеристик области а = 4Ь 30ш, 6 — 61° и модельное представление
этой области
4.3. О частотном спектре поляризованной компоненты галактического радиоизлучения в направлении Северного Полюса Мира
4.4. Линейно поляризованное радиоизлучение в направлении Северного полюса Галактики
4.5. Линейная поляризация галактического радиоизлучения на частоте 102 МГц около 1=140°, Ь=+8°
4.6. Основные положения главы
5. Природа области высокой поляризации
5.1. Особенности синхротронного радиоизлучения
области высокой поляризации
5.2. О пространственной локализации области
высокой поляризации
5.3. О возможности отождествления области высокой поляризации с молекулярным облаком
5.4. Ориентация магнитного поля в области
высокой поляризации
5.5. Основные положения главы
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Большая часть распределенного радиоизлучения нашей Галактики на дециметровых и метровых волнах имеет синхротронную природу и генерируется релятивистскими электронами, движущимися по винтовым траекториям в слабых межзвездных магнитных полях. Одной из особенностей синхротронного излучения является его частичная линейная поляризация. Степень линейной поляризации синхротронного излучения ансамбля релятивистских электронов со степенным спектром N(E) ос Е~7 в однородном магнитном поле в вакууме равна

Ро - —гтутх 7 + 7/3
Так для типичного значения 7 = 2.6 степень поляризации составляет 73%. В действительности степень поляризации наблюдаемого линейно поляризованного радиоизлучения даже на высоких частотах обычно не превышает 20 процентов, что обусловлено сложной структурой магнитного поля, которое имеет регулярную и хаотическую составляющую.
При распространении излучения в намагниченной межзвездной плазме плоскость поляризации линейно поляризованной волны испытывает фарадеевское вращение. Угол поворота равен

9?(рад) = 0.81А2 J NeB\dl о
где Ne — электронная концентрация в см3, 1 — длина пути в парсеках, А — длина волны в метрах, В\ — продольная составляющая магнитного поля в микрогауссах.
В протяженном источнике синхротронное радиоизлучение генерируется на разных глубинах, и, соответственно, плоскость поляризации излучения поворачивается внутри источника на разные углы, что приводит к уменьшению степени поляризации радиоизлучения на выходе из источника.
По характеру изменений яркостной поляризационной температуры и позиционного угла с частотой можно оценить электронную концентрацию и продольную составляющую магнитного поля как в источнике радиоизлучения, так и в межзвездной среде между ним и на-

поляризованных области. Первая — это область Северного Галактического Выступа (СГВ) на I « 30°, Ъ > 0°. Она ориентирована перпендикулярно галактической плоскости и простирается непрерывно почти до Северного галактического полюса. Полная яркостная температура в СГВ четко выделяется на фоне прилегающих областей небосвода и имеет более высокий спектральный индекс. Это свидетельствует, что СГВ является объектом отделенным от фона. Исследованию линейно поляризованной компоненте радиоизлучения в этой области посвящен ряд работ [7, 46, 56]. Вторая область высокой поляризации (ОВП) охватывает участок небосвода с координатами 100° < I < 160°, —5° < b < 15°. Полное радиоизлучение ОВП в отличие СГВ не имеет ярко выраженного контраста. К исследованию поляризации в этой области и окружающих участках небосвода было привлечено особенно большое внимание. Измерения поляризации в северной чати небосвода были выполнены в 1960-Ь 1965 гг в Голландии и Англии на частотах 408, 610 и 1407 МГц. Эти наблюдения показали, что распределение векторов поляризации в ОВП вблизи I и 140° имеет веерообразную структуру (’’fan region”). Эффективная мера вращения RM (RM = <р/Л2) мала на низких галактических широтах при I « 140° и имеет разные знаки в соседних направлениях: RM < 0 при I < 130° и RM > 0 при I = 150° . Предполагается [49], что в направлении I — 140° локальное магнитное поле перпендикулярно лучу зрения, т.е. магнитное поле направлено к / « 50°, 60°, что соответствует результатам наблюдений поляризации света звезд [61]. Максимальные яркостные поляризационные температуры на частотах 408, 610 и 1407МГц наблюдаются при I « 140°, что обусловлено низкой фарадеевской деполяризации в указанном направлении. На частоте 1407 МГц поляризационные характеристики галактического радиоизлучения более плавно меняются с изменением направления, чем на частотах 408 и 610 МГц, и размеры поляризованной области увеличиваются с возрастанием частоты. Граница ОВП на частоте 1407 МГц простирается до I — 105° , а на частоте 408 МГц наблюдается резкое уменьшение поляризации около I = 120° . На этой же долготе происходит внезапное изменение оптической поляризации. Вероятнее всего эта особенность обусловлена локальными вариациями магнитного поля. На это указывает возрастающий разброс позиционных углов на частотах 610 и 408 МГц при I < 120°. Использовав