[論文レビュー] Intensive Monitoring Survey of Nearby Galaxies (IMSNG)

Myungshin Im, Changsu Choi+47 more|arXiv (Cornell University)|Jan 31, 2019

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 31被引用数 6

ひとこと要約

Intensive Monitoring Survey of Nearby Galaxies (IMSNG) は、50 Mpc以内の60個の近傍銀河を、世界中の1メートル望遠鏡ネットワークを用いて高コマ数の光学的モニタリングを実施し、初期の超新星光曲線を捉え、一時的現象を検出する。8時間のターゲットコマ数を達成しており、2014年以降に16個の超新星を検出しており、1年あたり0.06個の超新星率を確認した。これは紫外線選択でないサンプルの6倍高く、初期の前身星の研究や、AT2018ikn や SN 2017gax のような一時的現象の発見を可能にした。

ABSTRACT

Intensive Monitoring Survey of Nearby Galaxies (IMSNG) is a high cadence observation program monitoring nearby galaxies with high probabilities of hosting supernovae (SNe). IMSNG aims to constrain the SN explosion mechanism by inferring sizes of SN progenitor systems through the detection of the shock-heated emission that lasts less than a few days after the SN explosion. To catch the signal, IMSNG utilizes a network of 0.5-m to 1-m class telescopes around the world and monitors the images of 60 nearby galaxies at distances D < 50 Mpc to a cadence as short as a few hours. The target galaxies are bright in near-ultraviolet (NUV) with M_NUV < -18.4 AB mag and have high probabilities of hosting SNe (0.06 SN/yr per galaxy). With this strategy, we expect to detect the early light curves of 3.4 SNe per year to a depth of R ~ 19.5 mag, enabling us to detect the shock-heated emission from a progenitor star with a radius as small as 0.1 R_sun. The accumulated data will be also useful for studying faint features around the target galaxies and other science projects. So far, 18 SNe have occurred in our target fields (16 in IMSNG galaxies) over 5 years, confirming our SN rate estimate of 0.06 SN/yr per galaxy.

研究の動機と目的

• 爆発後1日以内の初期超新星光曲線を検出することで、前身星のサイズや系の性質を制約すること。
• 重力波源の位置特定領域内の銀河をモニタリングすることで、重力波源の光学的対応物を同定すること。
• 近傍銀河の高コマ数モニタリングを通じて、可変星、小惑星、および予期しないAGN活動を検出すること。
• 高NUV輝度を持つ銀河（M_NUV < -18.4 mag）を選択することで、超新星検出効率を向上させること。
• 深く頻繁な観測が必要な状況において、小口径望遠鏡のグローバルネットワークを確立すること。

提案手法

• 複数の経度に分散した9台の1メートル望遠鏡ネットワークを活用し、60個の近傍銀河を8時間のコマ数でモニタリングする。
• 60秒の露光時間でRバンド画像を取得し、複数露光を積算することで、約19.5等の深さに到達する。
• 画像積算技術を用いて、微弱で広がりのある、または一時的な源（低表面付加度の衛星銀河や合体構造など）の感度を向上させる。
• 時間経過に伴う重ね合わせ画像の比較により、新たな源や既知の物体の変化を追跡する。
• 超新星検出効率を向上させるために、UV輝度の高い銀河選択（M_NUV < -18.4 mag）を適用する。
• 重力波イベントGW170814などに類する出来事との関連を検証・否定するために、既知の一時的現象（例：SN 2017gax, AT2018ikn）との照合を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高コマ数の近傍銀河モニタリングは、爆発後1日以内の超新星光曲線を検出でき、前身星のサイズを制約できるか？
• RQ2 高NUV輝度で選択された銀河は、一般の銀河集団と比較して顕著に高い超新星率を示すか？
• RQ3 IMSNG は重力波位置特定領域内の銀河をモニタリングすることで、重力波イベントの光学的対応物を同定できるか？
• RQ4 高コマ数観測によってのみ検出可能な、予期しないAGN変動の頻度と性質は何か？
• RQ5 深く繰り返し撮影された近傍銀河領域で、新たに検出可能な可変星や小惑星の効率はどの程度か？

主な発見

• IMSNG は2014年以降に60個の銀河で16個の超新星を検出しており、1年あたり0.06個の超新星率を確認した。これは、紫外線選択でないサンプルの6倍高く、前身星の研究や一時的現象の発見を可能にした。
• 複数の経度にまたがる8時間のコマ数を達成し、爆発後1日以内の初期超新星光曲線の検出に成功した。
• NGC 895 の画像に2.37時間の積算後に、微弱で低表面付加度の衛星銀河候補および合体構造が検出された。
• NGC 1672 に存在する SN 2017gax は、GW170814 イベントよりも前に発生しており、光学的対応物としての関連性を否定した。
• 高コマ数光曲線解析により、十数個の新しい可変星が同定された。
• Seyfert 2銀河 NGC 2992 におけるAGNの可能性のあるフレアである AT2018ikn が、高コマ数モニタリングにより一時的現象として検出された。