The study of Galactic radio nebulae with the Australian Square Kilometre Array Pathfinder

使用澳大利亚平方公里阵列探路者号对银河系射电星云进行的研究

• 批准号: RGPIN-2020-04853
• 负责人: Kothes, Roland
• 金额: $ 2.04万
• 依托单位: University of Alberta
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=740261
• 关键词: study; Galactic; radio; nebulae; Australian

In the lead-up to the highly anticipated Square Kilometre Array (SKA), several next generation radio telescopes are being built around the world. One of them is the Australian SKA Pathfinder (ASKAP). ASKAP is a radio interferometer located in Western Australia. It is equipped with newly developed focal plane arrays, which makes ASKAP the fastest survey radio telescopes in the world. ASKAP is currently in its commissioning and Early Science phase. A deep radio continuum survey, which will cover the entire southern sky, is planned on ASKAP. The Evolutionary Map of the Universe (EMU) in combination with the Polarization Sky Survey of the Universe's Magnetism (POSSUM) will observe a 300 MHz wide band centred at 950 MHz with full Stokes parameters. The primary objective of EMU is to understand the formation and evolution of galaxies over Cosmic time. Since EMU and POSSUM cover a large portion of the plane of our Galaxy, a Galactic Key Science project of EMU was formed of which I am the chair. The main goal of this Key Science project is to create a sensitive and complete atlas of discrete radio nebulae and analyse their properties. I am the principal investigator of an early science project (ESP9) which is scheduled for the second phase of EMU early science. The target is an area of the Galactic plane centred at Galactic longitude of 328 degrees. In early science, ASKAP observes the same area of the sky at three separate 300 MHz wide bands, covering most of the frequency range between 700 and 1800 MHz. This will give us the opportunity to study the objectives of full EMU in much more detail. The wide frequency range will enable us to develop techniques to separate Galactic from extragalactic sources and methods for the identification of Galactic nebulae with radio spectral and polarization properties. We can develop extraction software for diffuse, extended nebulae and test models for their analysis. The high sensitivity and resolution of EMU allows complete access to all stages of photo--ionized regions around massive stars. In particular, the optically thick hyper-compact kind that represents an early evolutionary phase when a massive star just "turned on" is poorly understood. We can detect and study the youngest, most compact supernova remnants (SNRs) and pulsar wind nebulae (PWNe) and find a solution to the missing SNR problem. We expect to increase the number of known radio planetary nebulae (PN) in this part of our Galaxy by a factor of 20. PNe are important for studies of the chemical, atomic, molecular and solid-state galactic ISM enrichment, giving us insight into the late evolutionary stages of low-mass stars. In addition POSSUM will produce a rotation measure (RM) catalogue of unprecedented size for compact polarized extragalactic sources. This dataset will provide a high resolution RM grid, which will open the door to study magnetic fields on all scales from the large--scale Galactic magnetic field to the most compact radio nebulae.

在备受期待的平方公里阵列（SKA）之前，世界各地正在建造几台下一代射电望远镜。其中之一是澳大利亚SKA探路者（ASKAP）。ASKAP是位于西澳大利亚州的无线电干涉仪。它配备了新开发的焦平面阵列，使ASKAP成为世界上最快的巡天射电望远镜。ASKAP目前处于调试和早期科学阶段。ASKAP计划进行一次覆盖整个南部天空的深射电连续体调查。宇宙演化图（EMU）与宇宙磁性极化巡天（POSSUM）相结合，将观测到以950 MHz为中心的300 MHz宽带，具有完整的斯托克斯参数。EMU的主要目标是了解星系在宇宙时间内的形成和演化。由于EMU和POSSUM覆盖了我们银河系的很大一部分平面，因此成立了EMU的银河重点科学项目，我是该项目的主席。这个关键科学项目的主要目标是创建一个敏感和完整的离散射电星云地图集，并分析它们的特性。我是一个早期科学项目（ESP9）的首席研究员，该项目计划在EMU早期科学的第二阶段进行。目标是银道平面的一个区域，以银道经度328度为中心。在早期的科学中，ASKAP在三个独立的300兆赫宽带上观测天空的同一区域，覆盖了700到1800兆赫之间的大部分频率范围。这将使我们有机会更详细地研究整个欧洲货币联盟的目标。较宽的频率范围将使我们能够开发分离银河系与河外源的技术，以及利用无线电频谱和极化特性识别银河系星云的方法。我们可以开发弥漫性扩展星云的提取软件，并测试模型进行分析。EMU的高灵敏度和高分辨率使其能够完全进入大质量恒星周围光电离区域的所有阶段。特别是光学厚度的超致密恒星，它代表了一颗大质量恒星刚刚“开启”的早期进化阶段，人们对它知之甚少。我们可以探测和研究最年轻、最致密的超新星遗迹（SNRs）和脉冲星风星云（PWNe），并找到缺失信噪比问题的解决方案。我们期望在我们银河系的这一部分将已知的射电行星状星云（PN）的数量增加20倍。PNe对于研究化学、原子、分子和固态星系的ISM富集具有重要意义，使我们能够深入了解低质量恒星的晚期演化阶段。此外，POSSUM将产生一个旋转测量（RM）目录的紧凑极化河外源前所未有的规模。这个数据集将提供一个高分辨率的RM网格，这将为从大尺度的银河系磁场到最紧凑的射电星云的所有尺度的磁场研究打开大门。