超新星遗迹 HB21 空间谱指数变化的一种新解释A new explanation on spectrum-index

spatial variation of SNR HB21

国家天文台 张喜镇 Zhang XizhenNational Astronomical Observatories, CAS

some published examples of SNR spectrum-index spatial variation

Related physical concepts

Some published explanations

The new explanation

Further study and observation

SNR 辐射谱空间变化的发现、已发表的重要事例

SNR 辐射谱的有关物理问题

目前发表的解释

本工作介绍

待深入研究的问题

Green, D.A. 1986,

MNRAS

SNR IC443

Uyaniker et al. 2004

SNR Cygnus Loop

8663-2675

本文是使用国内资料研究结果被超新星遗迹总表引用的第一篇文章 ZHANG at al. AA 1997

密云米波综合孔径的超新星遗迹观测研究是国际合作银道面巡天的成员

SNR G78.2+2.1

Zhang et al. 2002,ApSS

232 ， 408 ， 1420 ， 2675 ， 4750 MHZ DATA

Some possible explanations of SNR spectrum-index variation:

thermal and non-thermal mixing in projection

self absorption at low frequency

interaction with surrounding gas

electron energy variations

magnetic field distribution

SNR 谱指数变化的几种常见可能解释：

热和非热辐射投影性混淆

低频自吸收

与环境的相互作用

电子能谱的变化（辐射损耗，演化）

磁场分布

In order to have spectral changes with position,

physical conditions must change with position

--Leahy et al. 1998

引起谱指数空间变化的原因一定是能随空间变化的物理条件的变化

Related physical concepts

同步加速辐射 synchrotron radiation:

相对论性电子 + 磁场 relativistic electron + magnetic field

单粒子各向同性辐射功率 single particle isotropy radiating density ：

P=1.1×10-15β2γ2B2

电子系集体的同步加速辐射功率 electron group synchrotron radiation ：

j(υ)=∫Nγ. Γ-2d γdΩdp / d υ

电子系集体的同步加速辐射谱 electron group synchrotron spectrum :

j(υ) ∝ υ-q

Cyg X 天区在 5000 MHz 的图象 . 由于热辐射的混淆， SNR G78.2+2.1 很难被发现

同一天区在 232 MHz 的图象 . SNR G78.2+2.1 清晰可见

SNR HB21 spectrum-index spatial variation: thermal and non-thermal mixing in projection, self absorption at low frequency, interaction with surrounding gas, magnetic field distribution,…超新星遗迹 HB21 的谱指数变化：热和非热辐射投影性混淆，低频自吸收，与环境的相互作用，磁场分布 ,...

1. thermal and non-thermal mixing in projection

热和非热辐射投影性混淆

Xray/hb21

Temperature spectral index:β(average)=2.3, β(thermal)=2.5

=> β(non-thermal=2.1)

2. self absorption at low frequency, interaction with surrounding gas

低频自吸收，与环境的相互作用

Zhang et al 2002

New 6 cm polarization data

3. magnetic field distribution

磁场分布

Summary:

决定 SNR 谱指数空间变化的因素很多，定量分析有一定难度。 用磁场位型来分析谱指数空间变化，这可能是第一次。 HB21 确是一个很好的例子。说明 6 CM 偏振数据在这方面研究，也是有价

值的

SNR spectral index spatial variation depends multi-physical condition which are function of position. Some condition is not easy to do quantitative analysis.

But the HB21 show a quite good analysis with the new 6 cm polarization data.

Uyaniker et al. 2004

SNR Cygnus Loop

8663-2675

New 6 cm polarization data

谢谢