Magnetic fields in star-forming systems (II): examining dust polarization, the Zeeman effect, and the Faraday rotation measure as magnetic field tracers
Stefan Reissl, Amelia M. Stutz, Ralf S. Klessen, Daniel Seifried, Stefanie Walch
The degree to which the formation and evolution of clouds and filaments in the interstellar medium is regulated by magnetic fields remains an open question. Yet the fundamental properties of the fields (strength and 3D morphology) are not readily observable. We investigate the potential for recovering magnetic field information from dust polarization, the Zeeman effect, and the Faraday rotation measure ($RM$) in a SILCC-Zoom magnetohydrodynamic (MHD) filament simulation. The object is analyzed at the onset of star formation, and it is characterized by a line-mass of about M/L $\sim 63\ M_{\odot}\ pc^{-1}$ out to a radius of $1\,$pc and a kinked 3D magnetic field morphology. We generate synthetic observations via POLARIS radiative transfer (RT) post-processing, and compare with an analytical model of helical or kinked field morphology to help interpreting the inferred observational signatures. We show that the tracer signals originate close to the filament spine. We find regions along the filament where the angular-dependency with the line-of-sight (LOS) is the dominant factor and dust polarization may trace the underlying kinked magnetic field morphology. We also find that reversals in the recovered magnetic field direction are not unambiguously associated to any particular morphology. Other physical parameters, such as density or temperature, are relevant and sometimes dominant compared to the magnetic field structure in modulating the observed signal. We demonstrate that the Zeeman effect and the $RM$ recover the line-of-sight magnetic field strength to within a factor 2.1 - 3.4. We conclude that the magnetic field morphology may not be unambiguously determined in low-mass systems by observations of dust polarization, Zeeman effect, or $RM$, whereas the field strengths can be reliably recovered.
Diffuse polarized emission in the LOFAR Two-meter Sky Survey
法拉第层析成像使我们能够映射来自银河系的扩散偏振同步辐射，并利用它来解释星际介质（ISM）中的磁场。我们已经将法拉第层析成像应用于LOFAR两米巡天（LOTSS）的60个观测结果，并在4.3'角分辨率和1 rad m $^{-2}$法拉第深度分辨率下，在高银河纬度产生了覆盖568平方度的法拉第深度立方体镶嵌图，典型的噪声电平为每旋转测量扩展函数（RMSF）每点扩展函数（PSF）50- 100 $μ$ μ（40-80 mK RMSF $^{-1}$）。虽然部分图像受到仪器偏振的强烈影响，但我们在大部分区域观察到漫射偏振发射，典型亮度介于1和6 K RMSF $^{-1}$之间，法拉第深度介于$-7$和+25 rad m $^{-2}$之间。我们观察到许多新的偏振特征，有些长度可达15度。这些包括两个区域，在法拉第深度具有非常均匀的结构，线性梯度;我们测量了这些梯度的陡度为2.6和13 rad m $^{-2}$ deg $^{-1}$。我们还观察到一个梯度和HI丝在本地ISM之间的关系。其他ISM示踪剂也检查了与我们的偏振数据的相关性，没有发现，但在这个地区的大多数示踪剂中看到的信号很少。我们的结论是，LOTSS数据非常适合法拉第层析成像，并与所有的LOTSS数据的全面调查有可能揭示许多新的银河系极化功能和映射出整个北半球的扩散法拉第深度结构。
银河系法拉第深空是银河系磁场和热电子分布的示踪剂。它以前已经重建从银河系外点源的偏振测量。在这里，我们通过使用更新的推理算法以及考虑到自由-自由排放测量图从普朗克调查这些工作进行改进。未来，SKA及其探路者的下一代法拉第旋转测量将大大改善数据状况。基于此，本文的研究目的是根据信息场论成像的最新发展，对地图重建方法进行更新。我们通过将新算法应用于Oppermann et al.（2012）的数据编译来证明新算法的有效性，并将我们的结果与以前的地图进行比较。尽管使用的正是以前的数据集，一些新的发现：一个非参数重建的整体振幅场类似于自由的自由发射测量银河系地图。将这个自由映射折叠到分析中可以进行更详细的预测。联合推理使我们能够识别出偏离自由-自由和法拉第数据之间假设相关性的区域，从而将我们指向具有明显不同物理学的银河系结构。例如，我们发现了磁场沿着猎户臂的两个方向在视线内对齐的证据。
Measuring Magnetic Fields Near and Far with the SKA via the Zeeman Effect
National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Tsinghua University（清华大学）；SKA Observatory（平方公里阵列射电望远镜天文台）；Univ. of Manchester（曼彻斯特大学）；National Astronomical Research Institute of Thailand（泰国国家天文研究所）；MIT Haystack Observatory（麻省理工学院海斯塔克天文台）
Imprints of the Neutral Interstellar Medium on Polarized Synchrotron Emission and Faraday Rotation
Stanford University（斯坦福大学）；University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, Observatoire de Paris（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学，巴黎天文台）；INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所 - 阿切特里天文台）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Research School of Astronomy & Astrophysics, The Australian National University（澳大利亚国立大学天文学与天体物理学研究学院）；Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学邓普勒天文学与天体物理研究所）
Revisiting Rotation Measures from the Canadian Galactic Plane Survey: the Magnetic Field in the Disk of the Outer Galaxy
法拉第旋转提供了星际介质中磁场的有价值的示踪剂;法拉第旋转测量的目录为研究银河系磁场提供了关键的观测结果。我们提出了一个新的星表的旋转措施，来自加拿大银河平面调查，涵盖了大范围的银河平面跨越52度< l < 192度，-3度< b < 5度，以及南北纬度扩展约l ~ 105度。我们已经推导出旋转措施2234源（其中4个是已知的卫星），其中75%没有以前的测量，在一个面积约1300平方度。这些新的旋转测量将银河平面这一区域的测量密度增加了两倍。
3D Magnetic Field Vectors in Space: Bubbles, Clouds, and Filaments
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Stanford University（斯坦福大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；University of British Columbia, Okanagan Campus（不列颠哥伦比亚大学奥肯那根校区）；University of Western Ontario（韦仕敦大学）；University of Tasmania（塔斯马尼亚大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Kagoshima University（鹿儿岛大学）；Radboud University（拉德堡德大学）
