[論文レビュー] e-VLBI observations of SN2001em - an off-axis GRB candidate

Z. Paragi, M. A. Garrett+6 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2005

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、明るさが弱いType Ib/c超新星SN2001emの初回e-VLBI観測を報告し、瞬時に高分解能電波干渉計測定を用いた一時的天体への応用を実証した。1.6 GHzでの検出はわずかで、571 μJy/beamの電波輝度と、解像度が限られるサイズ推定（2.45 masのガウス型、1.09 masの均一輝度ディスク）であったが、データは発光が減退しているか、または逆スペクトルを示している可能性を示唆しており、これは自由自由吸収またはシンクロtron自己吸収を意味し、珍しいが前例がないわけではない。

ABSTRACT

Studying transient phenomena with the Very Long Baseline Interferometry (VLBI) technique faces severe difficulties because the turnaround time of the experiments from the observations to the scientific result is rather long. The e-VLBI technique has made it possible to transfer the data from a number of European VLBI Network (EVN) telescopes to the central data processor at JIVE through optical fibres, and correlate them in real time. The main goal of this paper is to introduce this rapidly developing new technique, by presenting observational results from a recent experiment. We observed SN2001em, a Type Ib/c supernova with an e-VLBI array and the Multi-Element Radio Linked Interferometer Network (MERLIN) in the UK. The source is marginally detected in our observations. We cannot make definite conclusions whether it is resolved at 1.6 GHz or not. Our data show that SN2001em either started fading in the last couple of months, or its radio spectrum is inverted at low frequencies,indicating free-free or synchrotron self-absorption. This is quite unusual, but not unprecedented in radio SNe.

研究の動機と目的

• SN2001emのような明るさが弱く一時的な電波源を迅速かつリアルタイムで高分解能で撮影するためのe-VLBIの実現可能性を示すこと。
• 爆発後2年を過ぎた段階で現れたSN2001emの電波放射の性質を調査すること。これは、以前の高周波数観測では解像度が限られていた。
• e-VLBIデータと以前の高周波数観測を比較することで、SN2001emが解像可能かどうか、または減退しているかどうかを特定すること。
• 時間領域天文学におけるe-VLBIの科学的ターンアラウンド時間とデータ品質を評価すること。

提案手法

• e-VLBIデータは、ヨーロピアンVLBIネットワーク（EVN）の6か所の電波望遠鏡とアレイソボの観測をリアルタイムで収集し、GÉANTネットワークを介した光ファイバー回線でJIVE相関器にストリーミングされた。
• アトモスフィア的および機器的遅延を補正するために、11分サイクルで観測された標準電波源J2145+1115を用いた位相リファレンシングが適用された。
• 30分間の自己キャリブレーションが実施され、10分間隔の解法が用いられ、位相キャリブレーションにはWesterbork-Arecibo基線が使用された。
• EVNデータプロセッサを用いてリアルタイムで相関処理が行われ、インターネット経由でリアルタイムのフレアプロットが品質管理のために監視された。
• uvデータにモデルフィッティングを適用し、円形ガウス型および均一輝度ディスクモデルを用いて、源のサイズと輝度を推定した。
• 各基線ごとの感度推定値が計算され、AreciboとWesterborkが最も感度が高かった（感度範囲136–379 μJy）。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 e-VLBIは、SN2001emのような明るさが弱く一時的な電波源をリアルタイムで高分解能で撮影可能か？
• RQ2 SN2001emは1.6 GHzで解像可能か、それとも信号対雑音比が低いか、源の減退によるわずかな検出か？
• RQ3 1.6 GHzでの観測輝度が、以前の高周波数測定と比較してスペクトルの折り返し（スペクトル指数の逆転）を示しているか？
• RQ4 自由自由吸収やシンクロtron自己吸収といった物理的メカニズムが、電波超新星で逆スペクトルを説明できるか？
• RQ5 e-VLBIパイプラインは、従来のVLBIと比較して、どのように迅速な科学的ターンアラウンドを可能にしているか？

主な発見

• SN2001emは1.6 GHzで571 μJy/beamの相関輝度でわずかに検出されたが、以前の8.4 GHz測定（約1.5–1.8 mJy）に比べて著しく弱かった。
• 源は900 μJyのコンact成分で、2.45 mas（ガウス型モデル）のサイズ、または1.09 masの直径の均一輝度ディスクに一致するが、信号対雑音比が低いため、誤差は大きい。
• 測定された輝度は、1.6 GHzと8.4 GHzの間でスペクトル指数が約+0.3であることを示しており、これは逆スペクトルを示しており、珍しいが超新星では前例がないわけではない。
• Westerbork-Arecibo基線で強いフレアが得られず、弱い位相解法が得られたことから、源はわずかに解像可能である可能性があるが、明確ではない。
• 観測の数か月前には源が著しく減退していた可能性がある、あるいは低周波数では自由自由吸収またはシンクロtron自己吸収により光学的厚さの領域になっている可能性がある。
• データ処理全体と初期結果が数日以内に入手可能となり、e-VLBIが一時的現象への迅速対応に有効である可能性を示した。