Silicon monoxide maser polarization simulation in the circumstellar envelope of an asymptotic giant branch star

การจำลองโพลาไรเซซันของซิลิคอนมอนอกไซด์เมเซอร์ในสสารห่อหุ้มดาวฤกษ์ของแขนงดาวยักษ์อะซิมโทติก

Name: Montree Phetra

LCSH: Silicon compounds

LCSH: Silicon -- Polarization

LCSH: Stars

LCSH: Clouds

Abstract: The variability of SiO maser polarization in the circumstellar envelope of an Asymptotic Giant Branch (AGB) star is observed during a pulsation period. To investigate this phenomenon, a maser model based on the Zeeman effect is employed to study maser polarization. In this work, the model is implemented in a 3D simulation to provide more detailed explanations, such as the effect of the maser cloud. A test using a tubular cloud demonstrates a 90-degree flip in the Electric Vector Position Angle (EVPA) at the Van Vleck angle, consistent with 1D models. The simulation results are analyzed using two approaches: first, the nodal approach, which examines molecular responses or Density Matrix elements, and second, the formal approach, which illustrates the observed polarization. This work also investigates other potential effects, including cloud shape and orientation, the magnetic field direction relative to the line of sight, background effects, and cloud overlap. Nodal results indicate that saturation begins near the center of a cloud and then propagates towards the cloud\'s longest axes as the cloud approaches saturation, influencing polarization. Formal results demonstrate that the observed linear polarization depends on the projected cloud shape and the projected magnetic field axis relative to the line of sight. View rotation results show changes in linear polarization corresponding to cloud orientation, resulting in jumps in the EVPA. It can be concluded that maser polarization is influenced by both the main axis of the projected cloud shape and the projected magnetic field. Simulations of background effects show that a polarized background has a significant impact on observed polarization, even when the cloud is saturated. Tests with an asymmetric background show that nodal results are affected depending on the direction of enhanced background, and saturation is reached faster with stronger enhanced background. This work has investigated the possibility of explaining observed EVPA flips, apparently within a single cloud, through the mechanism of line-of-sight overlap of two magnetized clouds when shock waves occur during a pulsation. The results show an EVPA flip in the pair of clouds, similar to observations. This work concludes that 3D simulations provide a considerable explanation for maser polarization, particularly for Very Long Baseline Interferometry (VLBI) observations.

Abstract: ความแปรปรวนของโพลาไรเซซันของซิลิคอนมอนอกไซด์เมเซอร์ ในสสารห่อหุ้มดาวฤกษ์ของแขนงดาวยักษ์อะซิมโทติกได้ถูกสังเกตการณ์ระหว่างการกระเพื่อมแบบเป็นคาบ ดังนั้นเพื่อตรวจสอบปรากฏการณ์นี้ แบบจำลองเมเซอร์ได้ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาโพลาไรเซชันของเมเซอร์โดยอาศัยปรากฏการณ์ Zeeman เข้าร่วมด้วย งานวิจัยนี้ได้พิจารณาแบบจำลองสามมิติเพื่ออธิบายผลลัพธ์ที่ละเอียดมากขึ้น เช่น ผลกระทบจากเมฆเมเซอร์ การทดสอบด้วยเมฆรูปทรงกระบอกแสดงให้เห็นการพลิกกลับ 90 องศาของ EVPA ที่มุม Van Vleck สอดคล้องกับผลที่ได้จากแบบจำลองหนึ่งมิติ ผลการจำลองได้ถูกวิเคราะห์เป็นสองแนวทาง โดยแนวทางแรกคือโหนด (nodal) ซึ่งเป็นการตอบสนองของโมเลกุลหรือองค์ประกอบของเมทริกซ์ความหนาแน่น และแนวทางที่สองคือกิจจะลักษณะ (formal) หมายถึงสัญญาณโพราไลเซซันสำหรับผู้สังเกต งานวิจัยนี้ได้ตรวจสอบผลกระทบที่เป็นไปได้อื่น ๆ ประกอบด้วย รูปร่างและทิศทางของเมฆ ทิศทางของสนามแม่เหล็กไปยังแนวสายตาของผู้สังเกต ผลกระทบจากพื้นหลัง และการทับซ้อนของเมฆ ผลลัพธ์ของโหนดแสดงให้เห็นว่าความอิ่มตัว (the saturation) เริ่มต้นใกล้ศูนย์กลางของเมฆ จากนั้นเคลื่อนไปทางแกนที่ยาวที่สุดของเมฆเมื่อถึงสถานะอิ่มตัว โดยจะส่งผลต่อโพลาไรเซชัน ผลลัพธ์แบบกิจจะลักษณะแสดงให้เห็นว่าโพลาไรเซชันเชิงเส้นที่สังเกตได้นั้นขึ้นอยู่กับรูปร่างเมฆที่ฉายและสนามแม่เหล็กที่ฉายไปยังแนวสายตาของผู้สังเกต ผลการทดลองการหมุนมุมมองแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันเชิงเส้นที่สอดคล้องกับทิศทางของเมฆ ทำให้เกิดการกระโดดใน EVPA ซึ่งสรุปได้ว่าโพลาไรเซชันของเมเซอร์ได้รับอิทธิพลจากแกนหลักของรูปร่างเมฆที่ฉายและสนามแม่เหล็กที่ฉาย การจำลองผลกระทบจากพื้นหลังแสดงให้เห็นว่าพื้นหลังแบบโพลาไรซ์ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโพลาไรเซชันที่สังเกตได้ แม้ว่าเมฆจะอยู่ในสถานะอิ่มตัวแล้วก็ตาม การทดสอบในพื้นหลังที่ไม่สมมาตรแสดงให้เห็นว่าโหนดได้รับผลกระทบโดยขึ้นอยู่กับทิศทางของพื้นหลังที่เพิ่มขึ้น และจะไปถึงสถานะอิ่มตัวได้เร็วขึ้นเมื่อพื้นหลังที่เพิ่มขึ้นมีความเข้มข้นมากยิ่งขึ้น นอกจากนั้นได้ตรวจสอบความเป็นไปได้ในการอธิบายการพลิกกลับของ EVPA ที่สังเกตการณ์ได้จากเมฆก้อนเดียว โดยกลไกของการทับซ้อนในแนวสายตาของเมฆที่มีสมบัติทางแม่เหล็กสองก้อน เมื่อเกิดคลื่นกระแทกระหว่างการกระเพื่อมแบบเป็นคาบ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นการพลิกกลับของ EVPA ในคู่เมฆที่ซ้อนทับกันสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ งานวิจัยนี้สรุปได้ว่า การจำลองแบบสามมิติ ให้คำอธิบายที่สมเหตุสมผลต่อการแปรปรวนของสัญญาณโพลาไรเซชันในเมเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งงานในภาคสังเกตการณ์ของ VLBI

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Waraporn Nuntiyakul

Role: Advisor

Name: Kitiyanee Asanok

Role: Advisor

Name: Malcolm David Gray

Role: Advisor

Name: Busaba Hutawarakorn Kramer

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-08-05

Issued: 2025-08-05

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Physics

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	630555926.pdf	24.27 MB

ใช้เวลา

0.047531 วินาที