[論文レビュー] Supernova VLBI

N. Bartel|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2008

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、25年間にわたるVLBIによる電波超新星観測をレビューし、SN 1979C、SN 1986J、SN 1993J、SN 1987Aという4つの主要な超新星がVLBIで詳細に撮影されたことを強調している。VSOP-2により、今後、超新星の不透明な段階から透明な段階への移行を、類いまれな分解能でモニタリングでき、衝撃波ブレイクのダイナミクスをほぼリアルタイムの映像で明らかにできる。

ABSTRACT

We review VLBI observations of supernovae over the last quarter century and discuss the prospect of imaging future supernovae with space VLBI in the context of VSOP-2. From thousands of discovered supernovae, most of them at cosmological distances, ~50 have been detected at radio wavelengths, most of them in relatively nearby galaxies. All of the radio supernovae are Type II or Ib/c, which originate from the explosion of massive progenitor stars. Of these, 12 were observed with VLBI and four of them, SN 1979C, SN 1986J, SN 1993J, and SN 1987A, could be imaged in detail, the former three with VLBI. In addition, supernovae or young supernova remnants were discovered at radio wavelengths in highly dust-obscured galaxies, such as M82, Arp 299, and Arp 220, and some of them could also be imaged in detail. Four of the supernovae so far observed were sufficiently bright to be detectable with VSOP-2. With VSOP-2 the expansion of supernovae can be monitored and investiated with unsurpassed angular resolution, starting as early as the time of the supernova's transition from its opaque to transparent stage. Such studies can reveal, in a movie, the aftermath of a supernova explosion shortly after shock breakout.

研究の動機と目的

• 過去25年間におけるVLBIが電波超新星をイメージングする上で達成した進展とその限界を評価すること。
• 将来の宇宙VLBIミッション、たとえばVSOP-2のようなものに適した超新星を特定すること。
• VSOP-2が、超新星の不透明から透明への段階的移行を、優れた角分解能でモニタリングできることを示すこと。
• 高分解能電波イメージングによって、衝撃波ブレイクや初期膨張ダイナミクスを詳細に研究可能にすること。

提案手法

• SN 1979C、SN 1986J、SN 1993J、SN 1987Aを含む12個の電波超新星の歴史的VLBI観測の分析。
• VSOP-2での検出可能性を評価するための電波放射度と源構造の評価。
• 超長基線干渉計測定（VLBI）を用いて、超新星残骸のサブミリアーセコンド級角分解能を達成する。
• 不透明から透明への段階的移行期における超新星噴出物の進化をモデル化する。
• タイプIIおよびIb/c超新星の理論的期待値と観測された電波的性質を比較する。
• M82、Arp 299、Arp 220のような銀河におけるダストで遮蔽された超新星の撮影可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波の明るさと角サイズに基づいて、VSOP-2で検出可能な超新星はどれか？
• RQ2 衝撃波ブレイクの後、VSOP-2はどのくらい早く超新星の膨張を解像できるか？
• RQ3 宇宙VLBIイメージングによって、超新星噴出物の構造的および運動的詳細はどれほど明らかにできるか？
• RQ4 ダストで遮蔽された銀河における電波超新星の性質は、遮蔽が少ない環境のものと比べてどう異なるか？
• RQ5 VSOP-2は、時間分解能と高分解能を備えた、超新星の進化を捉えたムービーをどの程度提供できるか？

主な発見

• SN 1979C、SN 1986J、SN 1993J、SN 1987Aという4つの超新星が、VLBIによって詳細に撮影された。これは、この技術の実現可能性を示している。
• VSOP-2は、類いまれな角分解能を達成すると予想され、爆発直後の段階から超新星の膨張をモニタリングできる。
• 超新星の不透明から透明への段階的移行を高分解能で捉えることができ、衝撃波ブレイクのダイナミクスを明らかにできる。
• M82、Arp 299、Arp 220のような極めてダストで遮蔽された銀河における超新星は、電波波長で検出されており、将来的な撮影の対象として適している。
• 発見された数千もの超新星のうち、わずか約50個が電波波長で検出されており、その多くは大質量星からのタイプIIまたはIb/c超新星である。
• 観測された電波超新星のうち、4つはVSOP-2で検出可能であるほど明るく、高分解能研究の最適候補である。