银河系电离氢区多频段射电复合线观测研究

Interstellar medium (ISM) plays a crucial role in the star-forming process and galaxy evolution. Ionized gas is one of the main components of ISM, which is also the major part of massive star-forming regions and the diffuse ISM along the Galactic Plane. Radio recombination line (RRL) is an ideal tool to probe the ionized ISM. This study is based on the Survey of Ionized Gas in the Galaxy, made with Arecibo (SIGGMA). This RRL survey is fully sampling the entire Galactic Plane observable with the Arecibo telescope at 1.4 GHz. The data of this survey will permit a wide range of science, including studies of HII regions, planetary nebulae, the photo-dissociation regions (PDRs), and the extended low density medium (ELDM) etc. Combining with SIGGMA, this project is focused on a multi-band RRL study using the Shanghai 65 m and Delingha 13.7 m telescopes. As one of the crucial physical properties of HII regions, the electron density is derived though RRLs pressure broadening analysis. In the near future, the RRL survey with the multi-beam L-band of FAST will considerably enlarge the sample of known HII regions. This work will verify an ideal method to detect the Ne for a large sample of HII regions by using FAST and Shanghai 65m together.

星际介质的演化在恒星形成和星系演化中起关键作用。电离气体是星际介质的主要形态之一。它既是大质量恒星形成区的主要成分，又是广泛分布于银道面弥散介质的重要组分。射电复合线(RRL)是直接观测星际电离气体，探索其物理属性的最有效的方法之一。本项目基于Arecibo银道面电离气体巡天(SIGGMA)研究。它是迄今灵敏度最高的大天区连续采样RRL巡天。将其结果与国内上海65米，青海德令哈13.7米在不同波段开展多波段联合研究，进行HII区、光致离解区(PDR)、以及行星状星云的搜寻和认证，验证分析RRL压力展宽机制获得HII区电子密度的方法，并将此方法应用于巡天HII样本。计划将SIGGMA观测技术及研究方法应用于FAST相关巡天，为联合FAST与上海65米进行银道面电离气体的多频段RRL研究做好充分准备。

Arecibo银道面电离气体射电复合线巡天(SIGGMA)使用当前世界最大单口径射电望远镜--Arecibo 305米射电望远镜进行，是迄今为止灵敏度最高的银道面连续天区覆盖射电复合线巡天。巡天覆盖约300平方度的银道面天区，观测起始于2010年底，至今约覆盖了近50平方度的天区范围。SIGGMA巡天可以得到高信噪比、高分辨率的连续天区覆盖的复合线观测数据。借助Arecibo的灵敏度和分辨率，可获得该天区内已知RRL辐射源的更多细节信息，弥散RRL辐射的大尺度结构，以及可能的新的辐射源的发现。这些数据将用于探索延展的气体分布，速度结构分布，PDR特性等。在承担常规观测及数据处理工作的同时，本项目的主要任务是进行银心方向已覆盖天区的HII区、PDR的搜寻和证认。完成银心方向巡天数据的处理及公开发布，发布了银道面银经范围32-70度、银纬范围+/-1.5度天区内的数据立方，数据角分辨率为6角分，谱线速度分辨率为5.1 km/s，最终灵敏度达到0.65 mJy/beam。对巡天数据进行了科学分析，包括对HII区的搜寻认证，获得319个已知HII区的谱线，并首次认证了79个HII区；获得11个电离碳辐射区的成图证认；并在14个超新星遗迹方向的得到复合线成图观测结果；获得了巡天天区电离气体随银道面的分布结构，最后完成巡天文章的撰写和提交。.作为项目的拓展，参与发起了GBT C波段银道面电离气体巡天项目，已完成70%巡天观测任务，并完成巡天数据处理pipeline的开发和维护，对已完成的巡天数据进行了第一轮的全面数据处理。.完成W49天区及W51天区的多频复合线观测及谱线轮廓分析，探索了通过复合线展宽机制获得HII区电子密度的独立方法。.参加FAST调试工作，进行谱线数据分析，观测灵敏度分析，频率通带驻波分析以及19波束接收机L波段银道面射电复合线成图观测预研究。