[論文レビュー] Constraints of age, distance and progenitor of the supernova remnant RX J0852-4622/GRO J0852-4642

B. Aschenbach, A. F. Iyudin+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 15

ひとこと要約

この論文は、X線およびガンマ線データ、特に1.157 MeVの44Ti線放出と潜在的な26Al放出を用いて、若年性の超新星残骸RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642の年齢、距離、前身星タイプを制約している。年齢は約680年、距離は約200 pcであり、25 M⊙を超える前身星質量を有する核崩壊型超新星を支持しており、発光度が低かった可能性から、歴史的に見逃された可能性が示唆されている。

ABSTRACT

The discovery of the nearest young supernova remnant RXJ0852-4622/GROJ0852-4642 in the Galaxy by ROSAT and COMPTEL has been reported recently. Age and distance are determined to ~680 years and ~200 pc by the X-ray diameter and the gamma-ray line flux of radioactive 44Ti. Here we discuss the implications of the X-ray spectra and of the fact that 1.8 MeV gamma-ray line emission from the decay of 26Al has been measured from the Vela region with a certain fraction possibly associated with the new SNR. We estimate an uncertainty of the age of +-100 yrs for a fixed yield of 44Ti. The highest values of 44Ti yield provided by current supernova models give worst case upper limits of 1100 yrs for the age and of 500 pc for the distance. Also the unknown ionization stage of 44Ti adds to the uncertainty of age and distance which is atmost another 35% on top. Both the energy balance compiled for the remnant and yield predictions for 44Ti and 26Al by supernova models favour a core-collapse event. Two point sources have been found in the vicinity of the explosion center, either one of these might be the neutron star left by the supernova. If there is a neutron star the X-ray count- rates of the two point sources provide an upper limit of the blackbody surface temperature, which is very unlikely to exceed 3x10E5 K. The supernova might have been observed some 750+-150 yrs ago, but based on the data of SN1181, there is a realistic chance that it has been missed if the supernova was sub-luminous.

研究の動機と目的

• 多波長観測を用いて、若年性の超新星残骸RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642の年齢と距離を特定すること。
• 44Tiおよび26Alの核合成生成物を分析し、理論的モデルと比較することで、超新星の前身星タイプを評価すること。
• 古代の記録からの観測制約を考慮し、その超新星イベントが歴史的に観測可能であったかを評価すること。
• X線分光法を用いて、44Tiのイオン化状態が年齢および距離推定に与える影響を調査すること。

提案手法

• 44Tiの崩壊に伴う1.157 MeVガンマ線線の強度を用い、平均寿命90.4年を仮定して、放射性崩壊則および角度直径を用いて年齢と距離を推定する。
• X線スペクトル温度から速度を推定し、Sedov型断熱拡張モデルを用いて衝撃波速度、角度直径、爆発エネルギーを関連付ける。
• 44Tiおよび26Alのガンマ線強度を組み合わせて距離に依存しない年齢推定値を導出し、超新星爆発モデルとの整合性を評価する。
• 電子捕獲崩壊率のモデル化により44Tiのイオン化状態を評価し、これが有効寿命に与える影響を考慮して年齢および距離推定値に影響を与えるかを検討する。
• 残骸中心部付近の2つの点源からのX線表面輝度および黒体温度の制約を分析し、中性子星の性質を推定する。
• 核崩壊型およびIa型超新星モデルからの予測と比較して、観測された44Tiおよび26Alの生成量を理論的予測と照らし合わせ、前身星タイプを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 44Tiガンマ線線放出およびX線形態に基づいて、超新星残骸RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642の年齢と距離は何か？
• RQ2 44Tiおよび26Alの核合成生成量に基づき、残骸の前身星は核崩壊型かIa型超新星と整合的か？
• RQ3 この超新星は歴史的記録に観測可能であった可能性があるが、なぜ見逃された可能性があるのか？
• RQ4 44Tiのイオン化状態は、推定された年齢および距離にどのように影響を与えるか？
• RQ5 残骸中心部付近のX線点源が示す制約は、中性子星の存在および温度にどのような影響を与えるか？

主な発見

• 44Tiガンマ線線強度および角度直径を根拠として、RX J0852.0-4622の年齢は約680年、誤差100年と制約されている。
• 残骸までの距離は約200 pcと推定され、現在のモデルで44Ti生成量を最大限にとった場合の最悪ケース上限で500 pcまでに制限される。
• 観測された44Ti生成量およびX線スペクトルは、25 M⊙を超える前身星質量を持つ核崩壊型超新星を支持しており、標準的仮定下ではIa型モデルは除外される。
• ベラ星域からの26Al 1.809 MeV線放出が、もし残骸に関連するならば、年齢600〜750年を支持し、Ia型モデルの不適合をさらに強化する。
• 中心部付近の2点のX線点源のカウントレートから、中性子星表面温度は3 × 10⁵ K未満であると示唆され、700年という年齢の割には極めて低い。
• 超新星は発光度が低く、SN 1181の例が示唆するように、見過ごされた可能性があるが、有利な条件下では肉眼でも観測可能であった可能性がある。