[論文レビュー] A Bright Ultraviolet Excess in the Transitional 02es-like Type Ia Supernova 2019yvq

J. Burke, D. A. Howell+15 more|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2021

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 171被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、爆発後数日以内に極端な紫外線過剰を示す近距離のIa型超新星SN 2019yvqの初期紫外線および可視光の光度曲線とスペクトルデータを提示する。これは、光度曲線のピークよりも明るい。噴出物と同伴星の衝撃モデルや、準白色矮星二重燃焼モデルによるモデリングでも、観測されたすべての特徴を完全に再現できないため、02es様のIa型超新星は、標準的な視線角依存の衝撃モデルに反する、等方的紫外線放射を可能にする前身星系を必要とすることが示唆される。

ABSTRACT

We present photometric and spectroscopic observations of the nearby Type Ia SN 2019yvq, from its discovery $\sim$1 day after explosion to $\sim$100 days after its peak brightness. This SN exhibits several unusual features, most notably an extremely bright UV excess seen within $\sim$5 days of its explosion. As seen in Swift UV data, this early excess outshines its "peak" brightness, making this object more extreme than other SNe with early UV/blue excesses (e.g. iPTF14atg and SN 2017cbv). In addition, it was underluminous ($M_B=-18.4$), relatively quickly declining ($\Delta m_{15}(B)=1.35$), and shows red colors past its early blue bump. Unusual (although not unprecedented) spectral features include extremely broad-lined and high-velocity Si absorption. Despite obvious differences in peak spectra, we classify SN 2019yvq as a transitional member of the 02es-like subclass due to its similarities in several respects (e.g. color, peak luminosity, peak Ti, nebular [Ca II]). We model this dataset with a variety of published models, including SN ejecta - companion shock interaction and sub-Chandrasekhar mass WD double detonation models. Radio constraints from the VLA place an upper limit of $(4.5 - 20) imes 10^{-8}$ M$_{\odot}$/yr on the mass-loss rate from a symbiotic progenitor, which does not exclude a red giant or main sequence companion. Ultimately we find that no one model can accurately replicate all aspects of the dataset, and further we find that the ubiquity of early excesses in 02es-like SNe Ia requires a progenitor system that is capable of producing isotropic UV flux, ruling out some models for this class of objects.

研究の動機と目的

• SN 2019yvq、異常な初期紫外線過剰を示す近距離Ia型超新星の初期紫外線および可視光の光度曲線とスペクトルを特徴づけること。
• 極端な紫外線過剰が、噴出物と同伴星の衝撃相互作用や準白色矮星二重燃焼といった標準的な前身星モデルによって説明可能かどうかを特定すること。
• 紫外線過剰が前身星系に与える影響、特に質量損失率に関する電波観測からの制約を評価すること。
• SN 2019yvqの観測特性が、02es様のIa型超新星クラスに整合するかどうかを評価すること。

提案手法

• 爆発後約1日からピーク後約100日まで、Las Cumbres Observatory、Swift UVOT、ZTF、および他の地上望遠鏡から高頻度の光度測定およびスペクトル観測データを取得した。
• ミルキーウェイの減光則を用いて光度を減光補正し、K補正を適用して絶対等級を導出した。
• Kasen (2010) の噴出物と同伴星の衝撃モデルおよびPolinら (2019a) の準白色矮星二重燃焼モデルを含む、既存のモデルと光度曲線およびスペクトル特徴を比較した。
• VLAからの電波観測を用いて、可能性のある共生型前身星からの質量損失率を制限し、(4.5–20) × 10⁻⁸ M⊙/yr の上限を設定した。
• 中性ガススペクトルを分析し、[Fe II]および[Ca II]の発光線の有無を探索し、核合成生成物と二重燃焼の兆候を評価した。
• SNooPyおよびemceeを用いて光度曲線フィッティングを行い、複数のバンドで観測値とモデルの適合度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Kasen (2010) が予測するように、噴出物と同伴星の衝撃相互作用によってSN 2019yvqの極端な初期紫外線過剰が説明可能か？
• RQ2 SN 2019yvqの観測された光度曲線およびスペクトル的特徴は、準白色矮星質量の白色矮星二重燃焼モデルと整合するか？
• RQ3 視線角効果がそのような特徴を約10％のイベントに限るはずであるにもかかわらず、なぜ初期紫外線過剰が02es様Ia型超新星に一般的なのか？
• RQ4 電波観測は、赤超巨星や主系列星のような非白色矮星同伴星の存在にどのような制約を課えるか？
• RQ5 1つの前身星モデルが、紫外線過剰、広いSi II特徴、および中性ガス発光線を含むSN 2019yvqの全データセットを完全に再現可能か？

主な発見

• SN 2019yvqは爆発後約5日以内に極端な紫外線過剰を示し、紫外線の放射度が可視光ピークの明るさを上回っている。これは、iPTF14atg や SN 2017cbv といった既知の初期紫外線過剰超新星よりも極端である。
• 超新星はやや低光度（MB = −18.4）、急速に減光する（∆m15(B) = 1.35）、初期の青いピーク後に赤色を示すため、通常のIa型超新星とは区別される。
• スペクトル的特徴として、極めて広く高速なSi II吸収、強い中性ガス発光線 [Fe II] および [Ca II]、および検出不能なHやHeの存在が確認され、炭素酸化物白色矮星の前身星を示唆する。
• VLAからの電波観測により、可能性のある共生型同伴星からの質量損失率に (4.5–20) × 10⁻⁸ M⊙/yr の上限が設定され、赤超巨星や主系列星の存在を否定しない。
• 噴出物と同伴星の衝撃モデルや準白色矮星二重燃焼モデルのいずれのモデルでも、SN 2019yvqの観測されたすべての特徴を完全に再現できないため、より複雑な前身星系を必要とする。
• 02es様Ia型超新星に初期紫外線過剰が一般的であることは、前身星系が等方的紫外線放射を生成できる必要があることを示唆し、標準的な視線角依存の衝撃モデルに反する。これは、周囲物質や双極的ジェットといったメカニズムを支持する。