[論文レビュー] Multi-color Optical and NIR Light Curves of 64 Stripped-Envelope Core-Collapse Supernovae

Bianco, F. B., Modjaz, M.+7 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2014

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 142

ひとこと要約

本研究では、2001年から2009年までにフレッド・L・フリップ・オブザーバトリで収集された、64個の低赤方偏移の剥がれ殻付き超新星（SNe）の、最も包括的な多色光学および近赤外（NIR）光曲線を提示する。テンプレート差分 Photometry を用いて宿主銀河の汚染を最小限に抑えた。主な貢献は、特に SN Ic-bl の r′−i′ 色分布が非常に狭く（σ = 0.01 mag）、r′−i′ 対 V−H 色空間で明確な分離が観測されることを明らかにしたことである。これは、特に将来的な NIR 巡天において、分光観測に依存せず光度分類が可能である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present a densely-sampled, homogeneous set of light curves of 64 low redshift (z < 0.05) stripped-envelope supernovae (SN of type IIb, Ib, Ic and Ic-bl). These data were obtained between 2001 and 2009 at the Fred L. Whipple Observatory (FLWO) on Mt. Hopkins in Arizona, with the optical FLWO 1.2-m and the near-infrared PAIRITEL 1.3-m telescopes. Our dataset consists of 4543 optical photometric measurements on 61 SN, including a combination of UBVRI, UBVr'i', and u'BVr'i', and 2142 JHKs near-infrared measurements on 25 SN. This sample constitutes the most extensive multi-color data set of stripped-envelope SN to date. Our photometry is based on template-subtracted images to eliminate any potential host galaxy light contamination. This work presents these photometric data, compares them with data in the literature, and estimates basic statistical quantities: date of maximum, color, and photometric properties. We identify promising color trends that may permit the identification of stripped-envelope SN subtypes from their photometry alone. Many of these SN were observed spectroscopically by the CfA SN group, and the spectra are presented in a companion paper (Modjaz et al. 2014). A thorough exploration that combines the CfA photometry and spectroscopy of stripped-envelope core-collapse SN will be presented in a follow-up paper.

研究の動機と目的

• 統一的かつ高密度にサンプリングされた剥がれ殻付きSNeの光度観測データセットを構築し、統計的分析を可能にする。
• 従来の研究に見られる限界を克服するため、テンプレート差分画像処理を用いて宿主銀河の光の汚染を低減する。
• 分光観測に完全に依存せず、SN Ib、Ic、IIb 亜型の光度分類を可能にする。
• 将来的な大規模な天体の変動巡天（例：LSST）を支援するため、SNe 型識別に適した光度基準を特定する。
• SNe 生成星および爆発メカニズムの光度と分光の統合的分析の基盤を提供する。

提案手法

• 2001年から2009年の間、FLWO 1.2-m および PAIRITEL 1.3-m テレスコープを用いて、光学（UBVRI、u′BVr′i′）および近赤外（JHKs）の光度観測を実施。
• 最も孤立したSNeを除き、すべての対象に対して画像テンプレート差分処理を適用し、宿主銀河の光の汚染を除去。
• 標準星を用いたキャリブレーションと、文献データとの照合による照合確認を実施。
• 光曲線フィッティングおよび色-色分析を用いて、ピークの明るさと色の時間的変化を比較し、SNe 亜型の特徴を分析。
• M14（Modjaz et al. 2014）の分光データと統合し、光度的トレンドの妥当性を検証。
• D11（Drout et al. 2011）との比較によりデータ品質を評価し、過去の研究で差異が生じた原因として、宿主銀河の汚染が特定された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多色光学およびNIR光曲線は、SN Ib、Ic、IIb、Ic-bl 亜型を光度的に区別できるか？
• RQ2 特に r′−i′ および V−H 色のトレンドは、剥がれ殻付きSNe 亜型間でどのように変化するか？
• RQ3 宿主銀河の汚染は光度光曲線にどの程度影響を及ぼし、どのように低減できるか？
• RQ4 観測された色分布を用いて、分光観測に依存せずSNeを分類できるか、特に広視野巡天においてはいかがいか？
• RQ5 SN Ic-bl の統計的性質（例：ピーク等級、色分散）は何か？他の亜型と比較するとどうなるか？

主な発見

• 本データセットは、64個の剥がれ殻付きSNeについて、合計4,543件の光学および2,142件のNIR光度測定を含み、現在までに得られた最大のものである。
• SN Ic-bl はピークで極めて狭い r′−i′ 色分布を示し、平均値 −0.025 mag の周囲で標準偏差がわずか 0.01 mag にとどまる。
• r′−i′ 対 V−H 色空間において明確な分離が観測され、SN Ic-bl は SN Ib や Ic よりも青色に見えるが、ピーク近辺のサンプル数が少ない（Ic が n=2、Ic-bl が n=2）ため制限がある。
• 過去のデータ（D11）との差異は、テンプレート差分処理を実施していなかったD11が、ピークで最大1等級明るめの光度測定をしていたことによるものであり、宿主銀河の汚染が原因であると特定された。
• SN 2005la や SN 2006jc（分光的に周囲物質と相互作用していると判明）および SN 2005kl（分光的に通常だが、光度的に異常）といった、特異な色行動を示すSNeが複数同定された。
• 本研究では、27個のSNeについて初めて公表された光度データを含み、既に研究済みの37個のSNeに対しても追加の多バンドデータが得られ、光度観測リソースが著しく拡充された。