[論文レビュー] Flaring, Dust Formation, And Shocks In The Very Slow Nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a)

E. Aydi, Laura Chomiuk+26 more|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 2019

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、大マゼラン雲に位置する非常に遅い新星 ASASSN-17pf を対象とし、その複数回にわたる光学的フレアが、速度が増加する順次発生する物質噴出イベントと関連していることを明らかにした。これは変化する吸収線によって示された。フレアは、爆発後125日目に光球の拡張とダスト形成と一致しており、繰り返しの噴出によって生じる衝撃波が、遅い新星におけるガンマ線放射とダスト生成を駆動している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present a detailed study of the 2017 eruption of the classical nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a), which is located in the Large Magellanic Cloud, including data from AAVSO, ASAS-SN, SALT, SMARTS, SOAR, and the Neil Gehrels Swift Observatory. The optical light-curve is characterized by multiple maxima (flares) on top of a slowly evolving light-curve (with a decline time, t2> 100 d). The maxima correlate with the appearance of new absorption line systems in the optical spectra characterized by increasing radial velocities. We suggest that this is evidence of multiple episodes of mass-ejection with increasing expansion velocities. The line profiles in the optical spectra indicate very low expansion velocities (FWHM ∼ 190 km s−1), making this nova one of the slowest expanding ever observed, consistent with the slowly evolving light-curve. The evolution of the colors and spectral energy distribution show evidence of decreasing temperatures and increasing effective radii for the pseudo-photosphere during each maximum. The optical and infrared light-curves are consistent with dust formation 125 days post-discovery. We speculate that novae showing several optical maxima have multiple mass-ejection episodes leading to shocks that may drive γ-ray emission and dust formation

研究の動機と目的

• 非常に遅い新星における複数回の光学的フレアの背後にある物理的メカニズム、特に物質噴出と衝撃波形成の文脈を理解すること。
• スペクトル的特徴、光曲線のフレア、および光球の有効温度と半径の変化との関係を調査すること。
• 多波長光曲線を用いて、非常に遅い新星におけるダスト形成のタイミングと性質を特定すること。
• 繰り返しの物質噴出と古典的新星における高エネルギー放射（例：ガンマ線）との関連を探索すること。
• 詳細な分光および光度測定分析を通じて、噴出物の運動学的およびエネルギー的特性を特徴づけること。

提案手法

• ASAS-SN、SALT、SMARTS、SOAR、Swift からの複数エポックの光学・紫外・近赤外光度測定を用い、光曲線の進化を追跡した。
• Chiron や SOAR からの高分解能光学分光測定を用い、径方向速度と線幅を測定し、フレア時に新規の吸収特徴を特定した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを用い、フレア期間中の有効温度と光球半径の進化を推定した。
• 光曲線解析により、減衰 timescale（t2 > 100 d）を特定し、質量の大きな白色矮星と遅い噴出物を示した。
• フレアのタイミングと新規吸収系の出現を相関させることで、順次的物質噴出エピソードを推定した。
• 色の進化と赤外過剰を用いたダスト形成解析により、発見後125日目にダストが生成を開始したと特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ASASSN-17pf の光曲線に観測された複数回の光学的フレアの原因は何か？
• RQ2 フレアは、スペクトルにおける径方向速度が増加する新規吸収特徴の出現とどのように関連しているか？
• RQ3 フレアイベントと有効温度および光球半径の変化との間にどのような関係があるか？
• RQ4 この非常に遅い新星では、ダストはいつ、どのような条件下で形成されるか？
• RQ5 遅い新星における繰り返しの物質噴出は、ガンマ線放射とダスト生成を引き起こす衝撃波を生成する可能性があるか？

主な発見

• ASASSN-17pf は、観測された中で最も遅く拡張する新星の一つであり、発光線の半値全幅（FWHM）は約 190 km s−1 であった。
• 光学的光曲線は、ゆっくり減少するエンVELOPE（t2 > 100 d）上に複数回のフレアを示しており、質量の大きな白色矮星（MWD < 1.0 M⊙）を示唆している。
• 各フレアは、スペクトルに新規の吸収特徴が出現するのと相関しており、径方向速度が増加していることから、順次的物質噴出エピソードを示している。
• フレア時には、スペクトルエネルギー分布が光球の拡張を示しており、有効温度は低下し、有効半径は増加している。
• 発見後125日目に赤外過剰と光学・近赤外光曲線の色の進化に基づき、ダスト形成が確認された。
• 著者らは、フレアを示す新星における繰り返しの物質噴出が、ガンマ線放射とダスト生成を引き起こす可能性がある衝撃波を生成すると推測しており、複数回の噴出と高エネルギーおよびダスト生成プロセスとの関連を示している。