[論文レビュー] An Alternative Symbiotic Channel to Type Ia Supernovae

Guoliang Lv, Chunhua Zhu+2 more|ArXiv.org|Mar 15, 2009

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、赤色巨星の非球形星風と密度の高い赤道ディスクを有する共生系が、共通エンvelope段階を避ける安定な質量転送を可能にする、Type Ia超新星（SNe Ia）の代替的共生チャネルを提案する。モデルは、銀河系における誕生レートを1.03×10⁻³～2.27×10⁻⁵ yr⁻¹、遅れ時間を0.07～5 Gyrと予測し、SN 2006XおよびSN 2002icの前身星は、噴出物が赤道ディスクに存在するダストによって引き起こされる。

ABSTRACT

By assuming an aspherical stellar wind with an equatorial disk from a red giant, we investigate the production of Type Ia supernovae (SNe Ia) via symbiotic channel. We estimate that the Galactic birthrate of SNe Ia via symbiotic channel is between $1.03 imes 10^{-3}$ and $2.27 imes 10^{-5}$ yr$^{-1}$, the delay time of SNe Ia has wide range from $\sim$ 0.07 to 5 Gyr. The results are greatly affected by the outflow velocity and mass-loss rate of the equatorial disk. Using our model, we discuss the progenitors of SN 2002ic and SN 2006X.

研究の動機と目的

• 共生赤色巨星系における赤道ディスクを有する非球形星風が、共通エンvelope段階を避ける白色矮星への安定的質量転送を可能にするかを調査すること。
• 標準モデルが予測する低誕生率を考慮した場合、このチャネルがSNe Iaの有意な供給源である可能性を評価すること。
• SN 2006XやSN 2002icのようなSNe Iaの観測された周囲星間環境（特に低速度Na I吸収と微小粒径ダスト）を説明すること。
• さまざまな星風パラメータを用いて、この代替的共生チャネルにおけるSNe Iaの銀河系誕生レートと遅れ時間分布を定量化すること。
• 質量放出率、星風の非球形性、および以前の核融合噴出事象を踏まえて、SN 2006XおよびSN 2002icの妥当な前身星系を特定すること。

提案手法

• Hurleyら（2002）の高速二重星進化コードを採用し、WD+RG系の進化をモデル化。二次星が最初の巨星分岐（FGB）または漸近巨星分岐（AGB）段階に達するのを想定。
• 観測された共生巨星における場所的質量放出率と回転速度の高さを根拠に、赤道面での質量放出が強化された非球形星風モデルを導入。
• 電波・ミリ/サブミリ波長・IRAS観測データを用いて、場所的質量放出率（場所的巨星比で3～30倍高い）と赤道星風密度を推定。
• 弱い水素シェル燃焼イベントに伴う高速噴出物と密度の高い赤道ディスクの相互作用をモデル化し、ダスト粒子の微小化と噴出物の減速を再現。
• 人口合成を実施し、流出速度と質量放出率を変化させた場合のSNe Iaの銀河系誕生レートと遅れ時間分布を推定。
• モデル予測をSN 2006X（低速度Na I吸収、複数のダスト殻）およびSN 2002ic（周囲星間環境）の観測的特徴と比較し、前身星候補を同定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 共生赤色巨星における非球形星風と赤道ディスクが、共通エンvelope排出を避ける白色矮星への質量転送を安定化させ得るか？
• RQ2 この代替的共生チャネルによるSNe Iaの予測銀河系誕生レートは何か？観測値と比較するとどうなるか？
• RQ3 赤道星風の流出速度と質量放出率の変動が、このチャネルにおけるSNe Iaの遅れ時間分布に与える影響は何か？
• RQ4 SN 2006Xの観測された周囲星間環境（低速度Na I吸収、微小粒径ダスト）は、以前の噴出物によって掃き出された密度の高い赤道ディスクによって説明可能か？
• RQ5 SN 2002icの観測的特徴、特にその周囲星間環境を最もよく再現する前身星構成は何か？

主な発見

• 提案された共生チャネルによるSNe Iaの銀河系誕生レートは、風パラメータに応じて1.03×10⁻³ yr⁻¹（ケース2）から2.27×10⁻⁵ yr⁻¹（ケース6）の範囲をとる。
• 二重星形成からSNe Ia爆発までの遅れ時間は、約0.07～5 Gyrの広い範囲を示し、結果は赤道星風の流出速度と質量放出率に強く依存する。
• SN 2006Xの前身星は、密度の高い赤道ディスクと、以前の弱い水素シェル燃焼イベントを持つWD+RG系であり、噴出物がディスク内のダストを掃き出し減速させることで説明可能である。
• SN 2006Xの周囲星間環境（低速度Na I吸収、微小粒径ダストを有する複数のダスト殻）は、赤道ディスク内でのダスト形成と処理と整合的である。
• SN 2002icの前身星は、密度の高い赤道ディスクを持つWD+RG系であり、その周囲星間環境の大部分はこのディスク物質に起因する。
• モデルは、SN 2006Xに類するSNe Iaが希少な出来事であると示唆しており、個々のケースの誕生レートは約0～2.5×10⁻⁵ yr⁻¹の範囲を示し、ケース2が最大のレート2.5×10⁻⁵ yr⁻¹を示す。