[論文レビュー] Photometric observations and modeling of type IIb supernova 2008ax

D. Yu. Tsvetkov, I. M. Volkov+3 more|ArXiv.org|Oct 22, 2009

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、爆発後320日間にわたり、Type IIb超新星SN 2008axの広域UBVRI photometric観測を実施し、13 M⊙の前身星が大部分の水素エンvelopeを失った、流体力学的モデルを用いたSTELLAコードによる光曲線モデリングを実施した。モデルは観測されたピーク光度と光曲線形状を、特にVバンドで良好に再現したが、初期段階およびU/Bバンドの乖離から、さらに精緻化の余地があることが示唆された。SN 2008axは、絶対等級Vバンドピークが-17.45 magである典型的なType IIb超新星であることが確認された。

ABSTRACT

CCD UBVRI photometry is presented for type IIb SN 2008ax for about 320 days. The photometric behavior is typical for core-collapse SNe with low amount of hydrogen. The main photometric parameters are derived and the comparison with SNe of similar types is reported. Preliminary modeling is carried out, and the results are compared to the observed light curves. The main parameters of the hydrodynamical models are close to those used for SN IIb 1993J.

研究の動機と目的

• 爆発後320日間にわたり、Type IIb超新星SN 2008axの高頻度U既是にUBVRI photometric光曲線を取得・分析すること。
• SN 2008axのphotometric挙動を他のType IIb、Ib、Ic超新星と比較し、そのクラス内での典型性を評価すること。
• 13 M⊙の前身星が大部分のHエンvelopeを失った流体力学的モデルを用いて、観測された光曲線をSTELLAコードでモデリングすること。
• 56Ni質量、爆発エネルギー、前身星半径といったモデルパラメータが、1993Jなどのよく知られた超新星と整合的であるかを評価すること。
• 光曲線の進化、特にUVの谷と色の変化が、前身星の進化および爆発メカニズムに与える示唆を調査すること。

提案手法

• Slovakia、ロシア、米国に所在する複数の観測所（50–100 cm）の望遠鏡を用いて、CCD UBVRI photometryを実施した。これには2mのFaulkes Telescope Northも含まれる。
• 強い非一様な銀河背景のため、NGC 4490のアーカイブINR画像をテンプレートとして用い、画像差分法を適用した。
• UBVRIバンドで校正済みの明るさを持つ局所標準星の系列を基準として、PSFフィッティングphotometryを実施した。
• photometricデータはP08およびR09のデータと照合確認され、フィルタの整合性を確保するため、SloanからJohnson-Cousinsへの変換が適用された。
• 光曲線モデリングには、時間に依存する多群非平衡放射線輸送を組み込んだ、暗黙的流体力学と結合したSTELLAコードが用いられた。
• 合計質量3.8 M⊙、半径600 R⊙、56Ni質量0.11 M⊙、爆発エネルギー1.5×10⁵¹ ergを有する流体力学的モデル（Woosley et al. 1994のModel 13C）を用いて、合成光曲線を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 2008axのphotometric進化は、光曲線形状、ピーク光度、色の進化という観点から、他のType IIb超新星と比較してどのように異なるか？
• RQ2 水素エンvelopeを著しく失った13 M⊙の前身星に基づく流体力学的モデルが、SN 2008axの観測されたUBVRI光曲線をどの程度再現できるか？
• RQ3 SN 2008axの主要photometricパラメータ（ピーク等級、減光率、色の進化など）は何か？ それらはSN 1993JやSN 2002apと比較してどう異なるか？
• RQ4 観測値とモデル値の初期段階の光曲線に顕著な乖離が生じる（特にUバンドおよびBバンド）のはなぜか？
• RQ5 UVの谷とその後の光度上昇は、前身星の構造または爆発メカニズムにどのような示唆をもたらすか？

主な発見

• SN 2008axの絶対等級Vバンドピークは-17.45 magに達し、Type IIb超新星の典型的な光度に位置づけられた。SN 1993J や SN 1999ex よりわずかに明るさが低いが、SN 2002apと類似していた。
• モデル光曲線は、観測されたVバンドピーク光度と形状を非常に良好に再現した。特にVバンドで最も一致が良く、RおよびIバンドでも妥当なフィットが得られた。
• 計算された初期段階のUおよびBバンドピークは観測値よりも明るく、初期進化に不一致があることを示唆しており、モデルの仮定や光学厚さの効果が原因である可能性がある。
• 色の進化はピーク直後から急速な赤化を示し、B-VおよびV-Rは約100日後にはほぼ一定に近づいた。R-Iはわずかな赤化を示したが、これはピーク後の安定した段階と整合的であった。
• Uバンド光曲線は谷を示した後、上昇を示し、SN 1993Jと類似した挙動を示した。これは、噴出物中の水素およびヘリウムの再結合に関連する共通の物理機構を示唆している。
• P08およびR09のデータとの比較では、RおよびIバンドで良好な一致が得られた。UおよびBバンドでの中程度の差異は、SloanからJohnson-Cousinsへのフィルタ変換誤差に起因する可能性が高かった。