[論文レビュー] Early Time Light Curves of 18 Bright Type Ia Supernovae Observed with TESS

Michael Fausnaugh, P. Vallely+19 more|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2019

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、TESSの最初の6セクタで観測された18例のIa超新星の初期時刻光曲線を分析し、同伴星の兆候を探索するためにべき乗則モデルを適合させた。ほとんどの超新星がフラッシュボールモデルに従い、放射束がt²に比例して増加することが判明した。また、同伴星の半径に対して保守的な上限を設定した——6例では25 R☉未満、4例では4 R☉未満であり、TESSが白色矮星の同伴星を検出できるか、あるいは単一降着起源モデルを強く制約できる可能性を示している。

ABSTRACT

We present early time light curves of 18 Type Ia supernovae observed in the first six sectors of TESS data. Nine of these supernovae were discovered by ASAS-SN, four by ATLAS, four by ZTF, and one by extit{Gaia}. For eight of these objects with sufficient dynamic range ($>$3.0 mag from detection to peak), we fit power law models and search for signatures of companion stars. Most of our sources are consistent with fireball models where the flux increases $\propto t^2$, while two display a flatter rise with flux $\propto t$. We do not find any obvious evidence for additional structure such as multiple power law components in the early rising light curves. Assuming a favorable viewing angle, we place conservative upper limits on the radii of any companion stars of less than 25 R$_\odot$ for six supernovae and less than 4 R$_\odot$ for 4 supernovae. If such systems are commonplace, the odds of non-detection in this sample are 38\% for companions $\gtrsim$25\,R$\odot$ and 52\% for companions $\gtrsim$4\,R$\odot$. Based on the examples in this work, we expect that TESS will either detect emission from a dwarf companion during its initial two year survey, or place stringent limits on single-degenerate progenitor models.

研究の動機と目的

• TESSの最初の6セクタで観測された18例の明るいIa超新星の初期時刻光曲線を調査すること。
• べき乗則フィットを用いて上昇光曲線内の同伴星の兆候を探索すること。
• 有利な観測幾何条件を仮定して、潜在的同伴星の半径に対する上限を設定すること。
• 2年間のTESS調査において白色矮星同伴星が検出可能かどうかを評価し、起源モデルに与える影響を検討すること。
• TESSが同伴星からの放射を検出できるか、あるいは単一降着シナリオを除外できるかを評価すること。

提案手法

• TESSの1〜6セクタにおける18例のIa超新星の初期時刻光曲線を取得した。
• 上昇光曲線にべき乗則モデルを適合させ、時間関数としての放射束の変化を特徴づけた。
• t²べき乗則の上昇からのずれを評価し、同伴星放射のような追加成分の有無を検出した。
• 有利な視線角と既知の全放射度制約を仮定して、同伴星の半径に対する保守的な上限を計算した。
• 特定サイズの同伴星が存在する場合の非検出確率を推定するために統計的オッズを用いた。
• 観測データを理論的フラッシュボールモデルと組み合わせ、初期放射行動を解釈した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Ia超新星の初期時刻光曲線は、同伴星放射を示唆するt²べき乗則上昇からのずれを示すか？
• RQ2 TESS観測に基づく単一降着系における潜在的同伴星の半径の上限は何か？
• RQ3 このようなシステムが一般的である場合、TESSの2年間調査で白色矮星同伴星からの放射を検出する確率はどの程度か？
• RQ4 観測された光曲線は、フラッシュボールモデルと比較して、追加の初期放射成分を持つモデルをどの程度支持するか？
• RQ5 非検出結果は、単一降着起源系の出現頻度にどのような制約を課えるか？

主な発見

• 動的範囲（3.0 mag以上）が十分に高い18例中8例が、フラッシュボールモデルに一致するように、放射束がt²に比例して上昇した。
• 2例の超新星が平坦な上昇を示し、放射束がtに比例して増加しており、標準的なフラッシュボール行動からのずれを示唆した。
• 光曲線に複数のべき乗則成分や初期放射構造の明確な証拠は得られなかった。
• 6例の超新星について、有利な視線角を仮定した場合、同伴星の半径に対する保守的な上限は25 R☉未満であった。
• 4例の超新星について、同様の仮定のもとで、同伴星の半径上限は4 R☉未満であった。
• このサンプルにおける非検出のオッズは、同伴星が25 R☉以上の場合に38％、4 R☉以上の場合に52％であり、TESSがこのようなシステムに対して高い感度を持つことが示された。