[論文レビュー] HST/STIS Imaging of the Host Galaxy of GRB980425/SN1998bw

J. P. U. Fynbo, S. T. Holland+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2000

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 29被引用数 44

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡/STISの画像を用いて、GRB 980425およびSN1998bwの宿主銀河を分析し、超新星が低光度銀河ESO 184–G82の星形成領域に位置することを確認した。爆発後778日における観測された放射は、放射性崩壊による予測よりも1mag以上明るく、光度曲線の平坦化または下部の星団の寄与が示唆され、低光度GRBと特異なIc型超新星との関連を支持する。

ABSTRACT

We present HST/STIS observations of ESO 184-G82, the host galaxy of the gamma-ray burst GRB 980425 associated with the peculiar Type Ic supernova SN1998bw. ESO 184-G82 is found to be an actively star forming SBc sub-luminous galaxy. We detect an object consistent with being a point source within the astrometric uncertainty of 0.018 arcseconds of the position of the supernova. The object is located inside a star-forming region and is at least one magnitude brighter than expected for the supernova based on a simple radioactive decay model. This implies either a significant flattening of the light curve or a contribution from an underlying star cluster.

研究の動機と目的

• 高分解能のHST/STIS画像を用いて、GRB 980425およびSN1998bwの宿主銀河環境を特徴づけること。
• 爆発後遅い時期（778日以上経過後）におけるSN1998bwの光学的明るさを測定し、放射性崩壊モデルを検証すること。
• 超新星の光度曲線が標準的崩壊に一致するか、あるいは星団や周囲物質との相互作用といった追加成分を要するかを判断すること。
• 特に星形成領域との関連を含めた、超新星が宿主銀河内で占める空間的・形態的文脈を評価すること。

提案手法

• 合計露出時間1240秒（クリア（CL）フィルタ）および1185秒（ロングパス（LP）フィルタ）でSTIS/CCD画像を取得した。
• 標準STISパイプラインを経由してデータを処理し、IRAF/STSDASにおけるditheringソフトウェア（バージョン1.2）を用いてピクセルの重ね合わせ（pixfrac = 0.6、出力スケール = 0.0254 arcsec/pixel）で合成した。
• 先行観測で得られた正確な超新星位置を用いてアストロメトリックな整合を図り、CLおよびLP画像を比較して源の形態を評価した。
• 超新星位置での観測放射をポイントスプレッド関数（PSF）にフィットさせ、PSFを差し引いて拡張構造の残差を検討した。
• ミチー・キング分布を用いた人工星団のシミュレーションを行い、画像内での拡張星団の解像限界を検証した。
• 宇宙論的パラメータ（H₀ = 100h⁻¹ km s⁻¹ Mpc⁻¹、Ωₘ = 0.3、ΩΛ = 0.7）を用いて、宿主銀河の距離モジュール（25.65h⁻¹ Mpc）および物理的スケール（122h⁻¹ pc/arcsec）を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超新星位置での観測光学放射は、単純な放射性崩壊モデルによるIc型超新星の減光と整合的か？
• RQ2 特に星形成活動および形態的特徴を含む宿主銀河環境は、GRB 980425とSN1998bwの関連を支持するか？
• RQ3 爆発後778日における観測された過剰明るさは、点状の超新星残骸によるものか、それとも下部の星団の存在が示唆されるか？
• RQ4 超新星位置での観測フラックスに寄与する星団の物理的スケールおよび検出限界は何か？
• RQ5 GRB 980425の低等方的エネルギー（約10⁴⁸ erg）は通常のGRBと比較してどの程度か、そして同様の事象の検出可能性に何を示唆するか？

主な発見

• ESO 184–G82は、光度が0.02L*₆の低光度で活発な星形成を示すSBc銀河であり、赤方偏移はz = 0.0085に位置する。
• SN1998bwの位置は、南側のスパイラルアームに位置する顕著な星形成領域内にあり、コア崩壊型超新星との関連に一致する。
• 超新星位置での観測放射は、SN1998bwの標準的放射性崩壊モデルによる予測よりも1mag以上明るい。
• 超新星位置での放射はPSFに良好にフィットし、残差はノイズと一致しており、解像度では顕著な拡張構造は検出されない。
• 人工星団のシミュレーションから、核半径が≥0.013 arcsec（≈1.6h⁻¹ pc）の星団は解像可能であり、PSFにフィットしないことが示唆され、したがって下部の星団は非常にコンパクトまたは明るくない可能性がある。
• 過剰明るさは、超新星光度曲線の顕著な平坦化を示唆し、周囲物質との相互作用、ブラックホールへの降着、または正電子崩壊効果が関与している可能性がある。