法拉第旋率测定方法研究

How magnetic fields originate and evolve is a fundamental problem yet to be answered, mainly due to the lack of measurements. Faraday rotation measure (RM) of extragalactic sources is one of the most powerful probes of cosmic magnetic fields. The Square Kilometre Array (SKA) is going to measure tens of millions of RMs, aiming to revolutionize the understanding of magnetic fields. One of the keys to achieving this ambitious goal is to properly determine RMs, which, however, has not been solved yet. In this project, we plan to develop methods to accurately measure RMs and their errors. The methods will then be applied to data from the early science of Australian SKA pathfinder (ASKAP), and will serve as an important reference for the future polarization surveys to be conducted by SKA.

磁场如何产生和演化作为基本的物理学问题，现在还没有解决，原因在于宇宙磁场还远没有得到精确测量。河外射电源的法拉第旋率是测量宇宙磁场最有效的工具之一。平方公里阵（SKA）的核心科学目标之一，就是通过观测上千万个河外射电源的法拉第旋率来测量不同物理尺度上的磁场，从而推进对磁场产生和演化的理解。实现该科学目标的关键是准确测量河外射电源的法拉第旋率，但是目前已有的方法还无法做到这点。本项目计划发展出可靠的法拉第旋率测定方法，能够准确地测定法拉第旋率及其误差。这些方法将应用于澳大利亚平方公里阵探路者（ASKAP）早期偏振巡天，从而为将来的SKA第一阶段偏振巡天数据处理及科学提供重要借鉴。

磁场如何产生和演化作为基本的物理学问题，现在还没有解决，原因在于宇宙磁场还远没有得到精确测量。射电偏振观测是测量宇宙磁场最有效的工具之一。平方公里阵列（SKA）将通过观测上千万个河外射电源来测量不同物理尺度上的磁场，五百米口径球面射电望远镜（FAST）将通过观测银河系的弥漫辐射来研究磁化星际介质性质。实现这些科学目标的关键是准确测量射电源和弥漫辐射的法拉第旋率，但是目前已有的方法还无法做到这点。本项目发展了一些法拉第旋率测定方法：对压缩感知方法，结合实际观测设置，确定了最优的参数；对法拉第旋率综合方法，运用卷积神经网络判别结果的可靠性。把这些方法应用到实际的偏振观测中，研究了河外射电星系、银河系弥漫辐射和超新星遗迹的磁场结构。特别是，利用FAST对大超新星遗迹Cygnus Loop进行了偏振观测，并用法拉第旋率综合方法获得了偏振图像。这些方法将应用于澳大利亚平方公里阵探路者（ASKAP）早期偏振巡天，从而为将来的SKA第一阶段偏振巡天数据处理及科学提供重要借鉴。