[論文レビュー] Infrared emission from novae

A. Evans, R. D. Gehrz|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 2012

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、3 μm より長い波長における古典的および再発光新星の赤外線（IR）観測をレビューし、IR分光法が新星のダスト鉱物学、微細構造線、およびコロナ放射の理解をどのように革新したかに焦点を当てる。主な貢献として、IR過剰を用いた噴出物内でのダスト形成の同定と、近い将来の施設（例：ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST））が銀河外新星集団の偏りのない研究を可能にすることを示している。

ABSTRACT

We review infrared observations of classical and recurrent novae, at wavelengths >3microns, including both broad-band and spectroscopic observations. In recent years infrared spectroscopy in particular has revolutionised our understanding of the nova phenomenon, by revealing fine-structure and coronal lines, and the mineralogy of nova dust. Infrared spectroscopic facilities that are, or will be, becoming available in the next 10 - 20 years have the potential for a comprehensive study of nova line emission and dust mineralogy, and for an unbiassed assessment of the extragalactic nova populations.

研究の動機と目的

• 3 μm より長い波長における古典的および再発光新星の赤外線観測を統合・分析すること。
• 赤外線分光法が新星噴出物内でのダスト鉱物学、微細構造線、およびコロナ放射を明らかにする役割を評価すること。
• 近い将来の赤外線施設の能力を評価し、新星線スペクトルおよび銀河外新星集団の研究への応用可能性を検討すること。
• 赤外線過剰の起源を明らかにし、赤外線エコーを用いて新しく形成されたダストと事前に存在するダストを区別すること。
• COを越える分子種における現在のIR分光的カバー範囲のギャップを特定し、今後の観測優先事項を提案すること。

提案手法

• 古典的および再発光新星からのブロードバンドおよび分光的赤外線データの収集と分析。
• 自由自由連続分光を用いた新星系における噴出質量の推定。
• 原子物理学モデルの適用により、微細構造線およびコロナ放射線の解釈を行い、元素組成の決定を図る。
• スペクトルエネルギー分布（SED）の評価を用いて、IR過剰およびブラックボディフィットによるダスト形成の同定。
• SOFIA、JWST、およびアダプティブオプティクスを備えた地上の8–10 m望遠鏡などの施設を用いた今後の観測能力の評価。
• 銀河系新星のIRデータとM31における銀河外新星のデータを比較し、集団レベルの性質を推定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的新星で観測された赤外線過剰の起源は何か？ これは噴出物内でのダスト形成とどのように関係しているか？
• RQ2 微細構造線やコロナ線などの赤外線分光的特徴は、新星噴出物内の物理的状態および元素組成をどの程度制約するか？
• RQ3 赤外線観測は、新星系において新しく形成されたダストと事前に存在するダスト（赤外線エコー）をどの程度区別できるか？
• RQ4 新星ダストの鉱物学的組成は何か？ そして、噴出物内での時間経過に伴いどのように進化するか？
• RQ5 近い将来の赤外線施設（例：JWST）は、どのように偏りのない大規模な銀河外新星集団の調査を可能にするか？

主な発見

• M31N 2006-10a の SED における約4 μm 付近の赤外線過剰ピークは、ダスト形成を確認するもので、Rバンドにおける t2 は約50日であり、銀河系のダスト形成新星と整合的である。
• M31N 2007-11e における [Ne ii] 12.81 μm の微細構造線の検出は、ネオン新星としての分類を支持し、噴出物内に高いネオン含有量があることを示している。
• IR分光法により微細構造線およびコロナ放射線が同定され、最小限の原子物理学的複雑性で元素組成の決定が可能になった。
• 新星噴出物内でのダスト形成は、赤外線過剰の主な説明と見なされるようになり、視覚的光曲線の最小値と赤外線放射の最大値の一致が強い証拠となった。
• JWST の MIRI および NIRSPEC 機器により、28 μm まで高感度・高分解能分光法が可能となり、偏りのない銀河外新星集団の研究が促進される。
• COを越える分子種における現在のIR分光的カバー範囲は依然として限定的であるが、SOFIA は特に古い低密度残骸（例：DQ Her）における微細構造線カバー範囲のギャップを埋める見込みである。