M 51 星系的射电谱学习

星系在 GHz 频段的射电连续辐射可作为无色散系統星形成的 tracer。然而，在几百兆赫兹频段，似乎存在低频谱平�化现象。为此，我们对邻近螺旋星系 M 51 进行了在空间分辨率上的射电谱研究。我们探讨了导致低频谱平�化的不同作用机制，如自由-自由吸收和 cosmic-ray 离子化损耗。我们使用 54 到 8350 MHz 在八个不同频率的射电强度图，首次引入来自巨型波束射电望远镜 (GMRT) 的 240 MHz 观测。我们使用已经经 24 $\mu$m 数据校正色散的 H$\alpha$ 图来校正热自由-自由辐射贡献。我们对射电谱拟合自由-自由吸收模型以确定辐射测量 (EM)，并拟合多项式函数以衡量非热谱曲率。54 到 144 MHz 之间的非热低频射电连续谱非常平坦，甚至在螺旋臂上呈现部分反相现象；而在更高频率下，谱表现出典型的非热射电连续谱。然而，我们并未发现来自射电和 H$\alpha$ 观测计算得到的 EM 之间存在相关性；相反，非热谱曲率与 HI 气体面积密度呈现弱相关。这表明 cosmic-ray 离子化损耗在低频谱平�化中起到了重要作用。M 51 星系在低频谱平�化的原因是离子化损耗和自由-自由吸收的组合。必须理解这种平�化，以便将亚 GHz 频率用作星形成 tracer。