[論文レビュー] Double degenerates and progenitors of supernovae type Ia

R. Napiwotzki, L. R. Yungelson+13 more|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2004

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、VLTを用いた白色矮星連星の径速度調査であるSPY調査の結果を提示する。この調査では、120例以上の二重白色矮星（DD）システムを同定し、前例の調査よりも6倍以上多い。研究では高精度分光法とスペクトルフィッティングを用い、軌道パラメータおよび成分の性質を測定した。その結果、組み合わせ質量がチャンドラセカール限界に近い3例の短周期DDシステムが特定され、これはIa超新星のDDシナリオが観測的に強く支持されることを示している。

ABSTRACT

We report on systematic radial velocity surveys for white dwarf - white dwarf binaries (double degenerates - DDs) including SPY (ESO Supernovae Ia progenitor survey) recently carried out at the VLT. A large sample of DD will allow us to put strong constrains on the phases of close binary evolution of the progenitor systems and to perform an observational test of the DD scenario for supernovae of type Ia. We explain how parameters of the binaries can be derived from various methods. Results for a sample of DDs are presented and discussed.

研究の動機と目的

• Ia超新星の潜在的前身星とされる二重白色矮星連星（DD）を同定・特徴づけること。
• 既知のDDシステムのサンプルサイズを著しく増加させることで、DDシナリオに関する統計的制約を強化すること。
• 特に共通エンvelope段階における質量および角運動量損失に関する理論的モデルを検証すること。
• 高精度分光法を用いて、二重線DDシステムの個々の成分の物理的パラメータ（温度、重力、質量）を決定すること。

提案手法

• VLTにおける高分解能分光法を用いた径速度（RV）調査を実施し、白色矮星の軌道的速度変動を検出する。
• すべての利用可能なスペクトルを軌道位相ごとに同時にχ²最小化するためのfitsb2ソフトウェアを適用し、有効温度と重力を導出する。
• 軌道解からRVと質量比を固定し、パラメータ空間を縮小し、質量-半径関係を用いて二次成分の重力を推定する。
• DA型白色矮星の合成スペクトルモデルを用い、バルマー線プロファイルのフィッティングにより成分の性質を特定する。
• 複数の観測データを統合することで、信号対雑音比と軌道解の精度を向上させる。
• FUSE衛星観測データを活用し、主要なシステムにおける最も高温な成分のRV精度を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河内に存在する二重白色矮星連星の真の数と分布は何か？ そして理論的予測と比較するとどうなるか？
• RQ2 既知のDDシステムの中から、組み合わせ質量がチャンドラセカール限界に近いものが同定可能か？ これにより、Ia超新星のDDシナリオが支持されるか？
• RQ3 バルマー線が広く重なり合うスペクトル線を示す二重線DDシステムにおいて、物理的パラメータ（Teff, log g）を導出する現在の手法の正確さはどの程度か？
• RQ4 短周期で高質量な観測されたDDシステムは、重力波駆動の合体を伴う二重星進化理論モデルをどの程度確認するか？
• RQ5 二重線DDシステムのスペクトルに、Ia超新星の前身星とみなせるものとそうでないものを区別する観測的兆候が存在するか？

主な発見

• SPY調査により、既知の二重白色矮星システムの数は18から約120にまで増加し、統計的分析に適したサンプルが著しく拡大された。
• 3例の短周期二重白色矮星システムが、組み合わせ質量がチャンドラセカール限界に近いこと、合体時定数が40億年未塔であることが判明した。
• HE 1414−0848システムでは、有効温度がそれぞれ8380 Kおよび10900 K、表面重力が7.83および8.14であった。これは径速度曲線から推定された値と良好に一致した。
• fitsb2スペクトルフィッティング手法は、広く重なり合う線を示す二重線WDシステムに対しても、成分パラメータを的確に導出できた。これは、このようなシステムにおいても実用的であることを示している。
• 調査では、チャンドラセカール限界に近い質量を持つシステムはまれであるが、実際に存在することが判明した。これは、DD起源のIa超新星が物理的に妥当であるという定性的な証拠を提供する。
• 最も有望な候補がわずかにチャンドラセカール限界未満であっても、3例の高質量システムが存在することは、DDチャネルがIa超新星の前身メカニズムとして現実的であることを強く支持する。