[論文レビュー] Optical Photometry of the Type Ia SN 1999ee and the Type Ib/c SN 1999ex in IC 5179

M. Stritzinger, M. Hamuy+15 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2002

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 163

ひとこと要約

本論文は、IC 5179銀河における2つの超新星、Type IaのSN 1999eeとType Ib/cのSN 1999exについて、高頻度の$UBVRIz$光度測定を報告する。測定では、機器のスペクトル透過関数の不一致に起因する0.05 magの系統的光度測定誤差を特定し、分光光度測定から導出したS補正を用いてこれを補正した。この補正により、宇宙論的パラメータに最大0.08 magのバイアスが生じる可能性があることが示された。また、本研究では、Type Ib/c超新星における最初の衝撃波ブレークの観測を報告し、最大光の18日前に発生した。これは、これらの現象がコアコラプス起源であることを支持する。

ABSTRACT

We present UBVRIz lightcurves of the Type Ia SN 1999ee and the Type Ib/c SN 1999ex, both located in the galaxy IC 5179. SN 1999ee has an extremely well sampled lightcurve spanning from 10 days before Bmax through 53 days after peak. Near maximum we find systematic differences ~0.05 mag in photometry measured with two different telescopes, even though the photometry is reduced to the same local standards around the supernova using the specific color terms for each instrumental system. We use models for our bandpasses and spectrophotometry of SN 1999ee to derive magnitude corrections (S-corrections) and remedy this problem. This exercise demonstrates the need of accurately characterizing the instrumental system before great photometric accuracies of Type Ia supernovae can be claimed. It also shows that this effect can have important astrophysical consequences since a small systematic shift of 0.02 mag in the B-V color can introduce a 0.08 mag error in the extinction corrected peak B magnitudes of a supernova and thus lead to biased cosmological parameters. The data for the Type Ib/c SN 1999ex present us with the first ever observed shock breakout of a supernova of this class. These observations show that shock breakout occurred 18 days before Bmax and support the idea that Type Ib/c supernovae are due to core collapse of massive stars rather than thermonuclear disruption of white dwarfs.

研究の動機と目的

• 近距離銀河IC 5179におけるSN 1999eeおよびSN 1999exの高頻度・多バンド光学光度測定を取得し、光曲線の性質を研究すること。
• 同じ局所標準星および色項を用いても、2台の望遠鏡間で系統的光度測定差が生じる原因を調査・解明すること。
• Type Ia超新星の光度測定誤差が、宇宙論的距離測定に与える影響を評価すること。
• SN 1999exの初期光曲線を分析し、Type Ib/c超新星の性質を解明し、コアコラプス爆発モデルと核融合爆発モデルを検証すること。

提案手法

• 複数の望遠鏡を用いてSN 1999eeおよびSN 1999exの$UBVRIz$光度測定を実施し、後期画像に対して銀河分離処理を施して超新星の光度を分離した。
• 望遠鏡固有の色項および局所比較星を用いて、光度測定を共通の標準系に還元した。
• 機器のスレート透過関数モデルを構築し、SN 1999eeの分光光度測定と組み合わせて、光度測定系の不一致に起因する補正（S補正）を計算した。
• S補正を用いて、2台の望遠鏡間の0.05 magの系統的ずれを補正し、光度測定の正確性を向上させた。
• SN 1999exの$B$バンド光曲線を分析し、理論的モデルと比較することで、衝撃波ブレークの発生時刻を推定した。
• SN 1999exの光曲線および色の時間変化を、他のType Ib/c超新星と比較して、同クラス内での多様性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同じ標準星および色項を用いても、2台の望遠鏡間で0.05 magの系統的光度測定ずれが生じる原因は何か？
• RQ2 機器のスレート透過関数の不一致が、Type Ia超新星の光度測定精度および宇宙論的パrameter推定に与える影響は何か？
• RQ3 Type Ib/c超新星の初期光度測定から衝撃波ブレークを特定できるか？ その結果は、前身星機構に何を示唆するか？
• RQ4 SN 1999exの光曲線および色の時間変化は、他のType Ib/c超新星と比較してどう異なるか？ これにより、前身星の多様性はどのように明らかになるか？

主な発見

• SN 1999eeは$\Delta m_{15}(B) = 0.94 \pm 0.06$の遅い減光率を示し、最も明るいType Ia超新星の一つに分類される。
• 母銀河の減光は$E(B-V) = 0.28 \pm 0.04$と推定され、赤端補正後の絶対等級は$M_B = -19.85 \pm 0.28$、$M_V = -19.87 \pm 0.26$、$M_I = -19.43 \pm 0.24$となった。
• 同じ標準星および色項を用いても、機器のスレート透過関数の不完全な特徴付けに起因する0.05 mag程度の系統的光度測定ずれが確認された。
• 分光光度測定および透過関数モデリングから導出したS補正が、光度測定ずれの補正に成功し、機器系の正確な特徴付けの重要性を示した。
• $B-V$色の0.02 magのずれが、赤端補正後の$B$バンド最大等級に0.08 magの誤差をもたらす可能性がある。これは、光度測定系のずれが宇宙論的バイアスを引き起こすリスクを示している。
• SN 1999exの衝撃波ブレークは$B_{max}$の18日前に発生した。これは、Type Ib/c超新星がコアコラプス起源であることを直接的観測的根拠で支持する。