通过偏振矢量的空间梯度观测南天银河系星际湍流

银河系的射电同步辐射偏振图可用于推断弥散暖电离介质（WIM）中星际湍流的性质。在本文中，我们研究线性偏振同步辐射的空间梯度（$|\nabla\textbf{P}|/|\textbf{P}|$）作为湍流示踪物、该梯度与 WIM 声速马赫数的关系，以及南天不同银河系位置处梯度形态的变化。我们利用 S 波段全天偏振巡天（S-PASS）的数据，对全天南天在 $2.3$~GHz 频率下的线性偏振同步辐射空间梯度（$|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$）进行成像。线性偏振的空间梯度揭示了由于磁湍流导致的 WIM 中密度和磁场涨落随银河系位置的快速变化；我们将这些数据与理想磁流体动力学（MHD）数值模拟进行了比较。为了限制声速马赫数（$M_{s}$），我们对观测数据以及具有理想磁流体动力学湍流的模拟弥散等温星际介质（ISM）应用了高阶矩分析。我们发现偏振梯度图揭示了细长结构，我们将其归因于 ISM 中的湍流。我们的分析证实了 WIM 处于跨声速 regime（$M_{s}\lesssim 2$）的湍流观点。观测到了典型宽度低至角分辨率的丝状结构，其观测形态与数值模拟紧密吻合，在某些情况下也与 H$\alpha$ 轮廓相符。发现 $|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$ 强度近似服从对数正态分布。未观察到声速马赫数随银河系坐标的系统性变化，这与通过 H$\alpha$ 数据分析推断出的 WIM 湍流结果一致。