利用低频法拉第层析合成观测初探多相星际介质

来自 LOFAR 的 200 MHz 以下射电偏振数据的法拉第层析，正为我们提供关于弥漫且磁化的星际介质（ISM）的新视角。尤其令人感兴趣的是发现了与中性气体（以原子氢（HI）和尘埃示踪）相关的法拉第旋转同步辐射偏振。本文呈现对这些 LOFAR 结果的首次深入数值研究。我们基于多相 ISM 中碰撞超壳的 MHD 模拟，生成并分析了全面的低频同步辐射偏振合成观测。我们在跨越四个数量级以上气体温度与密度范围内定义了五种不同气相，从热、温完全电离气体到冷中性介质。我们聚焦于各气相对 200 MHz 以下旋转量度和同步辐射偏振强度的合成观测之贡献。我们还探究了后者与光学薄 HI 气体的合成观测之间的联系。我们发现，不仅完全电离气体，温部分电离与中性相也对总旋转量度和偏振强度有强烈贡献。然而，各相对观测量的贡献强烈依赖于积分轴的选择以及平均磁场相对于壳层碰撞轴的取向。当视线垂直于平均磁场方向时，获得了 HI 合成数据与同步辐射偏振强度之间的强相关，令人联想到 LOFAR 结果。我们的研究表明，为解释低频射电天空的观测，需要对 MHD 过程进行多相建模。本工作是理解低频同步辐射发射复杂性的第一步，该复杂性即将被 LOFAR 与 SKA 的大尺度巡天所革新。