[論文レビュー] Discovery of an Unusual Optical Transient with the Hubble Space Telescope

K. Barbary, Dawson, K. S.+28 more|USF Scholarship Repository (University of San Francisco)|Sep 10, 2008

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ハッブル宇宙望遠鏡によって検出された、特異な光学的瞬時変星 SCP 06F6 の発見を報告している。この天体は約100日間で明るさが増し、ピーク視等級は約21.0に達した後、消える。宿主銀河や前身星は検出されず、3σの上限は i775 ≥ 26.4 および z850 ≥ 26.1 であり、これは輝度の増加が少なくとも120倍に達することを示唆する。光曲線とスペクトルは、微小レンズ効果や標準的な可変星といった既知の現象と一致せず、銀河的または銀河外的瞬時変星の新たなクラスを示している可能性がある。

ABSTRACT

We present observations of SCP 06F6, an unusual optical transient discovered during the Hubble Space Telescope Cluster Supernova Survey. The transient brightened over a period of ~100 days, reached a peak magnitude of ~21.0 in both i_775 and z_850, and then declined over a similar timescale. There is no host galaxy or progenitor star detected at the location of the transient to a 3 sigma upper limit of i_775 = 26.4 and z_850 = 26.1, giving a corresponding lower limit on the flux increase of a factor of ~120. Multiple spectra show five broad absorption bands between 4100 AA and 6500 AA and a mostly featureless continuum longward of 6500 AA. The shape of the lightcurve is inconsistent with microlensing. The transient's spectrum, in addition to being inconsistent with all known supernova types, is not matched to any spectrum in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) database. We suggest that the transient may be one of a new class.

研究の動機と目的

• ハッブル宇宙望遠鏡クラスタ・超新星調査中に発見された特異な光学的瞬時変星 SCP 06F6 を特定・特徴づけること。
• 光曲線、スペクトル、宿主環境の分析を通じて、SCP 06F6 の性質を特定すること、特に検出不能な宿主銀河や前身星の有無に注目すること。
• 光度測定およびスペクトル的性質を理論的モデルや既存データベースと比較することで、微小レンズ効果、超新星、既知の可変星といった既知の瞬時変星現象を除外すること。
• 光曲線およびスペクトル的特徴が示す独自性に基づき、SCP 06F6 が銀河的または銀河外的瞬時変星の新たなクラスを表しているかどうかを評価すること。
• スペクトルの形状とSDSSデータベースへの存在しないことから、冷却された白色矮星やその他の希少なコンact対象物の、以前に検出されていなかったタイプである可能性を評価すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡のアドバンスド・カメラ・フォー・サーベイズ（ACS）を用いた複数エポックの光度測定により、SCP 06F6 の光曲線を i775 および z850 バンドで約100日間にわたり追跡した。
• ケック/LRIS、VLT/FORS2、スバル/FOCASを用いた分光観測により、複数エポックにわたる瞬時変星の詳細なスペクトル的特徴を取得した。
• ハッブル宇宙望遠鏡/ACSを用いた深宇宙画像撮影により、宿主銀河や前身星の探索を実施し、瞬時変星の位置における3σ上限を i775 ≥ 26.4 および z850 ≥ 26.1 に設定した。
• 多項式ワープングと最小二乗法フィッティングを用いて、瞬時変星スペクトルとSDSSスペクトルデータベースを照合し、スペクトル類縁体を特定した。重ね合わせ領域（3500–6200 Å）には赤方偏移補正を適用した。
• 理論的微小レンズ光曲線と光曲線を比較し、点光源レンズのピーク増幅および半値全幅（FWHM）を評価した。
• 特にエポック8と9の間の色の進化を分析し、ソース構造や異方的増幅が標準的な点光源微小レンズモデルからのずれを説明できるかどうかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高いピーク増幅と広い光曲線を示すが、SCP 06F6 は微小レンズ効果と整合的であると考えられるか？
• RQ2 広がった丸みを帯びた吸収バーストを示すが、発光線を示さない、特異なスペクトルの性質は何か？
• RQ3 深さの限界でさえも、なぜ瞬時変星の位置に検出可能な宿主銀河や前身星がないのか？
• RQ4 この瞬時変星は、冷却白色矮星やその他の希少対象を含む、新たな種類の天体的瞬時変星を表しているのだろうか？
• RQ5 SDSSデータベースに類縁スペクトルは存在するのか？もしなければ、そのことはこのような対象物の希少性や微弱さを示唆するのか？

主な発見

• SCP 06F6 は、典型的な高増幅微小レンズ効果で見られる数時間のものとは著しく異なる、約100日間の半値全幅（FWHM）を持つ広い光曲線を示した。
• 瞬時変星は i775 および z850 バンドでピーク視等級約21.0に達したが、3σの上限 i775 ≥ 26.4 および z850 ≥ 26.1 において、検出可能な宿主銀河や前身星は存在せず、これは少なくとも120倍の輝度増加を示唆する。
• 瞬時変星のスペクトルは、4000–6000 Å の範囲に広がった丸みを帯びた吸収バーストを示し、赤みがかった連続スペクトルを呈しており、DQp白色矮星に類似しているが、特徴の間隔に明確な違いがあり、UV発光が欠落している。
• 線形および2次ワープ関数をテストし、波長フィッティング範囲を変更したが、SDSSデータベース内で妥当なスペクトル類縁体は得られず、これは瞬時変星のスペクトルがデータベースに既知のいかなる対象物とも類似していないことを示唆する。
• 特にエポック8と9の間の色の進化は、異方的増幅またはソース構造を示しており、単純な点光源微小レンズモデルとは整合しない。
• 広い光曲線、高いピーク増幅（3σ下限約120）、および宿主銀河や前身星の欠如という組み合わせにより、微小レンズ効果は説明不可能であり、SCP 06F6 は、おそらく銀河的または銀河外的瞬時変星の新たなクラスを表している可能性がある。