[論文レビュー] Near-infrared properties of classical novae: a perspective gained from Mount Abu Infrared Observatory

D. P. K. Banerjee, N. M. Ashok|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、ムンタ・アブ赤外線観測所の分光データを用いて、古典的新星の光学的分類を近赤外線（NIR）領域へ拡張する。炭素線がFe II型とHe/N型新星クラスの主要なNIR識別子であることが特定され、CO発光がダスト形成の前駆体であることが確認され、12C/13C比に観測的限界が提示され、新星におけるダスト形成の予測フレームワークが提供される。

ABSTRACT

We review the near-infrared properties of classical novae in the J, H and K bands at wavelengths between 1.08 to 2.4 micron. A classification system exists for the early post-outburst optical spectra of novae on the basis of the strength of group of non-hydrogen emission lines. A similar scheme for the near-infrared regime, which is not available at present, is presented here. In the optical system there are two principal classes, namely, "Fe II" and "He/N" for novae with either prominent Fe II lines or prominent "He/N" lines. There is also a small subset of the hybrid Fe IIb type. From spectroscopic observations we show the differences and similarities between these classes of novae in the near-infrared. The spectral lines common to the two principal classes arise from H, He, N and O. However, the near-IR features that separate these two classes are the numerous, and often strong, Carbon lines which are seen only in the spectra of the Fe II class of novae. The dust formation process in novae is discussed based on broad-band observations. The first-overtone carbon monoxide (CO) detections in novae are analyzed to understand the formation and evolution of this molecule in the nova ejecta and to discuss the observed 12C/13C ratio.

研究の動機と目的

• 既存の光学的Fe II/He/N分類法に類似した、古典的新星の近赤外線分類システムの構築を目的とする。
• Jバンド、Hバンド、Kバンド（1.08–2.4 µm）におけるFe II型とHe/N型新星クラスのスペクトル的差異を調査すること。
• CO発光が新星ダスト形成に果たす役割を分析し、その予測的価値を評価すること。
• 観測されたCOバンドプロファイルを用いて、12C/13C比を推定し、理論的モデルと比較すること。

提案手法

• ムンタ・アブ赤外線観測所の1.2 m望遠鏡を用いて、39個の新星の初期噴出後NIRスペクトルを取得した。
• Jバンド、Hバンド、Kバンド（1.08–2.35 µm）のスペクトルを分析し、線強度に基づいて新星をFe II型またはHe/N型に分類した。
• CO第一オーバートーンバンド（v=2-0, 3-1, 4-2）のモデルフィッティングを用いてCOパラメータを推定し、12C/13C比を推定した。CIおよびNaI線による汚染を補正した。
• CO発光の有無と光曲線で観測された後続のダスト形成を相関させ、その予測的パワーを検証した。
• 初期のCO検出に基づいてダスト形成を予測する単純な予測スキームを適用した。
• 線の重なりや光学的厚さの仮定の影響を評価することで、12C/13C比推定の信頼性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 古典的新星の近赤外線分類システムを、既存の光学的Fe II/He/N法に類似させることができるか？
• RQ2 Jバンド、Hバンド、Kバンドにおける、Fe II型とHe/N型新星を区別するスペクトル的特徴は何か？
• RQ3 第一オーバートーンバンドにおけるCO発光の検出は、新星におけるダスト形成の信頼できる予測因子となるか？
• RQ4 新星噴出物における観測された12C/13C比は何か？理論的予測と比較するとどうなるか？
• RQ5 スペクトル汚染物質（CI、NaI）がCOおよび12C/13C比測定の正確性に及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• 炭素線は、Fe II型新星において近赤外線領域で顕著かつ診断的であり、それらをHe/N型新星から区別する。He/N型新星は強力なC特徴を欠いている。
• Kバンドで検出可能なCO発光を示したすべての新星が、後にダストを形成した。これはCO検出がダスト形成の信頼できる予測因子であることを支持する。
• V496 Sctでは12C/13C比が1.5以上、V2615 Ophでは2以上に制限され、異なる新星では1.5以上から5以上までの範囲に分布している。理論的予測（<1）とは対照的に、多くの観測値は1を超える。
• COバンドプロファイルは、CI（2.2906 µm）およびNaI（2.3348、2.3379 µm）線によって顕著に汚染されており、正確な12C/13C比推定を困難にしている。
• ドップラー幅が広がることで、12COと13COバンドが強く重なり合い、高速な新星噴出物では明確な分離が困難になる。
• V1280 Scoでは、高いS/N比と早期のモニタリングがなされたにもかかわらず、CO発光は検出されなかった。これは、すべてのダスト生成新星が検出可能なCOを放出するわけではない可能性を示し、CO生成が低濃度または一時的である可能性を示唆している。