射电和 X 射线中 Cas A 超新星遗迹的自角和交叉角功率谱,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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射电和 X 射线中 Cas A 超新星遗迹的自角和交叉角功率谱
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.7 ) Pub Date : 2021-02-14 , DOI: 10.1093/mnras/stab446
Preetha Saha ₁ , Somnath Bharadwaj ₁ , Susmita Chakravorty ₁ , Nirupam Roy ₂ , Samir Choudhuri ₃ , Hans Moritz Günther ₄ , Randall K Smith ₅

Affiliation

壳型超新星遗迹 (SNR) Cas A 在几乎所有角度尺度上都表现出结构。先前的研究表明，无线电发射的角功率谱 (Cℓ) 是一个破幂律，与 MHD 湍流一致。已通过与壳厚度相对应的角度尺度从 2D 湍流到 3D 湍流的过渡来识别中断。或者，这也可以解释为由结-冲击相互作用的能量注入驱动的二维反向级联。在这里，我们展示了从档案 VLA 5-GHz（C 波段）数据测量的 Cℓ，以及能量范围 ${\rm A}=0.6{-}1.0$ 和 ${\rm B} =4.2{ 的 Chandra X 射线数据-}6.0 \,{\rm keV}$，两者都是连续统支配的。不同的发射都在潜在的等离子体和可能的磁场中追踪波动，我们预计它们是相关的。我们使用不同排放之间的交叉 Cℓ 对此进行量化。我们发现 X 射线 B 与射电和 X 射线 A 都强相关；然而，X 射线 A 与无线电的相关性非常微弱。这支持了一个图片，其中 X 射线 A 主要是热轫致辐射，而 X 射线 B 是热轫致辐射和非热同步辐射的复合物。此处测量的各种 Cℓ 都显示出破坏的幂律行为。然而，斜坡通常比无线电中的斜坡更浅，并且中断的位置也对应于较小的角标尺。这些发现提供了有关 Cas A 湍流性质和排放机制的观测输入。X 射线 A 与无线电的相关性非常微弱。这支持了一个图片，其中 X 射线 A 主要是热轫致辐射，而 X 射线 B 是热轫致辐射和非热同步辐射的复合物。此处测量的各种 Cℓ 都显示出破坏的幂律行为。然而，斜坡通常比无线电中的斜坡更浅，并且中断的位置也对应于较小的角标尺。这些发现提供了有关 Cas A 湍流性质和排放机制的观测输入。X 射线 A 与无线电的相关性非常微弱。这支持了一个图片，其中 X 射线 A 主要是热轫致辐射，而 X 射线 B 是热轫致辐射和非热同步辐射的复合物。此处测量的各种 Cℓ 都显示出破坏的幂律行为。然而，斜坡通常比无线电中的斜坡更浅，并且中断的位置也对应于较小的角标尺。这些发现提供了有关 Cas A 湍流性质和排放机制的观测输入。斜坡通常比无线电中的斜坡更浅，并且中断的位置也对应于较小的角标尺。这些发现提供了有关 Cas A 湍流性质和排放机制的观测输入。斜坡通常比无线电中的斜坡更浅，并且中断的位置也对应于较小的角标尺。这些发现提供了有关 Cas A 湍流性质和排放机制的观测输入。

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The auto- and cross-angular power spectrum of the Cas A supernova remnant in radio and X-ray

The shell type supernova remnant (SNR) Cas A exhibits structures at nearly all angular scales. Previous studies show the angular power spectrum (Cℓ) of the radio emission to be a broken power law, consistent with MHD turbulence. The break has been identified with the transition from 2D to 3D turbulence at the angular scale corresponding to the shell thickness. Alternatively, this can also be explained as 2D inverse cascade driven by energy injection from knot–shock interactions. Here we present Cℓ measured from archival VLA 5-GHz (C band) data, and Chandra X-ray data in the energy ranges ${\rm A}=0.6{-}1.0$ and ${\rm B} =4.2{-}6.0 \,{\rm keV}$, both of which are continuum dominated. The different emissions all trace fluctuations in the underlying plasma and possibly also the magnetic field, and we expect them to be correlated. We quantify this using the cross-Cℓ between the different emissions. We find that X-ray B is strongly correlated with both radio and X-ray A; however, X-ray A is only very weakly correlated with radio. This supports a picture where X-ray A is predominantly thermal bremsstrahlung, whereas X-ray B is a composite of thermal bremsstrahlung and non-thermal synchrotron emission. The various Cℓ measured here, all show a broken power-law behaviour. However, the slopes are typically shallower than those in radio and the position of the break also corresponds to smaller angular scales. These findings provide observational inputs regarding the nature of turbulence and the emission mechanisms in Cas A.

更新日期：2021-02-14

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