[論文レビュー] Nearby supernova host galaxies from the CALIFA Survey: II. SN environmental metallicity

L. Galbany, V. Stanishev+17 more|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2016

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 133被引用数 34

ひとこと要約

本研究では、CALIFA調査の積分場分光法を用いて、近傍の超新星降伏銀河（115個の銀河、142個の超新星）における局所的および全銀河的金属濃度を測定した。SN Ia、Ib/c、II型の間で気体相金属濃度（12+log(O/H) ≈ 8.50 ± 0.02 dex）に有意な差は認められなかったが、標的探索において金属濃度の高い値が偏って観測されており、SN IbはSN Icよりも顕著に低い局所的金属濃度を示しており、SN Ibの二重星系前身星モデルと、SN Icの単一星の風駆動的剥ぎ取りモデルを支持する。

ABSTRACT

The metallicity of a supernova (SN) progenitor, together with its mass, is one of the main parameters that rules their outcome. We present a metallicity study of 115 nearby SN host galaxies (0.00510 dex) by targeted searches. We also found no evidence that the metallicity at the SN location differs from the average metallicity at the GCD of the SNe. By extending our SN sample with published metallicities at the SN location, we studied the metallicity distributions for all SN subtypes split into SN discovered in targeted and untargeted searches. We confirm a bias toward higher host masses and metallicities in the targeted searches. Combining data from targeted and untargeted searches we found a sequence from higher to lower local metallicity: SN Ia, Ic, and II show the highest metallicity, which is significantly higher than SN Ib, IIb, and Ic-BL. Our results support the picture of SN Ib resulting from binary progenitors and, at least part of, SN Ic being the result of single massive stars stripped of their outer layers by metallicity driven winds. We studied several proxies of the local metallicity frequently used in the literature and found that the total host metallicity allows for the estimation of the metallicity at the SN location with an accuracy better than 0.08 dex and very small bias. In addition, weak AGNs not seen in total spectra may only weakly bias (by 0.04 dex) the metallicity estimate from integrated spectra. (abridged)

研究の動機と目的

• 高分解能の空間的に解像された分光法を用いて、近傍の超新星降伏銀河における局所的および全銀河的気体相金属濃度を測定すること。
• 超新星発生位置の金属濃度が、その銀河中心距離における平均金属濃度と顕著に異なるかどうかを調査すること。
• 標的探索と非標的探索の超新星探索戦略が、降伏銀河内の観測金属濃度分布に与える影響を評価すること。
• 全銀河金属濃度が、超新星発生位置の局所的金属濃度をどれほど信頼できる代理指標として提供できるかを評価すること。
• 特にSN IbとIcの金属濃度が、観測される性質に与える影響を検討すること。

提案手法

• CALIFA調査の積分場分光法（IFS）データを用い、115個の近傍銀河（0.005 < z < 0.03）の全領域で空間的に解像された発光線測定を実施した。
• 発光線比（R2 = [O II]λ3727/Hβ、R3 = [O III]λ4959,Hβ）から金属濃度を導出するために、Marinoら（2013）のO3N2キャリブレータを適用した。
• 超新星発生位置の金属濃度と、同じ銀河中心距離における平均金属濃度を比較し、空間的変動を評価した。
• 文献に掲載された金属濃度とCALIFAデータを統合し、超新星亜型にわたる金属濃度分布の拡張と分析を実施した。
• 弱いAGNによる影響を補正した上で、全銀河金属濃度が局所的超新星金属濃度をどれほど正確に推定できるかを評価した。
• 金属濃度の関数としての超新星亜型比（例：Ibc/II）の進化を分析し、前身星のメカニズムを推察した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN Ia、Ib/c、II型の前身星発生位置における局所的気体相金属濃度に、統計的に有意な差が認められるか？
• RQ2 超新星発生位置の金属濃度は、同じ銀河中心距離における平均金属濃度と系として異なるか？
• RQ3 超新星探索戦略の選択（標的 vs. 非標的）が、降伏銀河内の観測金属濃度分布にどのように影響するか？
• RQ4 全銀河金属濃度が、超新星発生位置の局所的金属濃度をどれほど正確に推定できるか？
• RQ5 超新星亜型間の金属濃度傾向から、それらの前身星系に何が示唆されるか？

主な発見

• SN Ia、Ib/c、II型の前身星発生位置における局所的気体相金属濃度に統計的に有意な差は認められず、いずれも12+log(O/H) ≈ 8.50 ± 0.02 dexを示した。
• 全銀河金属濃度は、局所的超新星金属濃度を0.08 dex未満の誤差と最小限のバイアスで推定でき、信頼できる代理指標であることが示された。
• 統合スペクトルで検出されない弱いAGNは、全金属濃度推定値を最大0.04 dexまでバイアスさせる可能性がある。
• 標的探索では、金属濃度と質量の高い降伏銀河が偏って選ばれており、これは質量と金属濃度の高い銀河を優遇する選択バイアスと整合的である。
• SN IbはSN Icよりも顕著に低い局所的金属濃度で発生しており、SN Ibの二重星系前身星モデルと、SN Icの少なくとも一部についての単一星の風駆動的剥ぎ取りモデルを支持する。
• Ibc/II型超新星比は金属濃度が高くなるにつれて低下し、これはSN Ibの低金属濃度に起因しており、異なる前身星チャネルが存在することをさらに支持する。