M51 的磁化盘-晕过渡区

宏伟设计的正面螺旋星系 M51 是研究星系磁场的极佳实验室。我们利用 VLA 在 S 波段（2-4GHz）频率范围对 M51 进行了新的观测，以揭示盘与晕之间过渡区的新信息。我们给出了总强度、偏振强度、偏振度和旋转量（RM）的分布图像。S 波段的 RM 分布呈现起伏模式，无任何明显的大尺度结构。我们讨论了一个多层磁电离介质中同步辐射退偏振的模型，并将模型预测与 M51 在 1-8GHz 间的偏振数据进行比较。由于模型预测在 S 波段波长范围内差异显著，新数据至关重要。我们调整模型参数以拟合若干选定区域的偏振分数数据。在三个旋臂区域，盘中的湍流场占主导，强度在 18muG 至 24muG 之间，而规则场强度为 8-16muG。在一个臂间区域，规则场强度 18muG 超过湍流场强度 11muG。晕中规则场强度为 3-5muG。观测到的盘-晕过渡区 RM 可能由缠绕的规则场主导（正如演化发电机模型所预测），和/或垂直场主导（正如 Parker 不稳定性或星系风的数值模拟所预测）。这两类磁场在类似于或大于束大小（550pc）的尺度上频繁反转，导致 RM 弥散增加，并扭曲规则场的任何大尺度图案。我们的研究设计了分析和解释宽带多频率偏振数据的新方法，将适用于未来如平方公里阵列（Square Kilometre Array）的数据。