[論文レビュー] Swift Observations of X-ray supernovae

K. L. Li, C. S. J. Pun|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2011

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、Swift衛星の公開アーカイブを用いて6.5年間の観測データを対象に、X線に明るい超新星を系統的に調査した。自動化されたC++プログラムを用いて、X線に明るいSNeを同定した。この調査で24個のX線検出可能なSNeが検出され、そのうち3つは新たに発見されたものである—SN 1986L、SN 2003lx、SN 2007od—これにより、X線の時間的変化に関する重要なデータが得られ、特にSN 2003lx（X線発光度が約4.8×10⁴¹ erg s⁻¹）を示すタイプIa SNeにおける周囲星間物質との衝撃相互作用モデルの妥当性が裏付けられた。

ABSTRACT

We present a result of X-ray supernovae (SNe) survey using the Swift satellite public archive. An automatic searching program was designed to search X-ray SNe among all of the Swift archival observations between November 2004 and February 2011. Using the C++ program, 24 X-ray detectable supernovae have been found in the archive and 3 of them were newly-discovered in X-rays which are SN 1986L, SN 2003lx, and SN 2007od. In addition, SN 2003lx is a Type Ia supernova which may be the second X-ray detectable Type Ia after SN 2005ke (Immler et al. 2006). Calibrated data of luminous type Ib/c supernovae was consistent to the X-ray emission model done by Chevalier & Fransson (1994). Statistics about the luminosities and hardness ratio have been done to purpose of getting the X-ray emission features of the X-ray supernovae. The results from this work help investigating the X-ray evolution of SNe and developing similar X-ray SNe surveys in various X-rays missions.

研究の動機と目的

• 6.5年間にわたる期間にわたり、Swift衛星の公開アーカイブデータ内に存在するX線に明るい超新星を同定すること。
• 3万件を超える観測データを効率的にスクリーニングするため、自動化されたC++プログラムを開発・実装し、X線SNe候補を同定すること。
• 特に周囲星間物質衝撃相互作用および衝撃ブレークアウトのメカニズムに関するX線放射の理解を深めること。
• 新たに検出されたX線SNe、特にSN 2003lx（希少なX線発光度の高いタイプIa SNe）の確認と特徴の解明を行うこと。
• 将来のX線SNe調査のための、X線発光度、硬度比、周囲星間物質密度プロファイルに関する統計的知見を提供すること。

提案手法

• X線イベントファイルのみをダウンロードするように最適化された、自動化されたC++プログラムを開発し、Swift公開アーカイブを照会した。
• CfAアーカイブから得た既知のSNe位置と、Swift観測データとの間で角度的クロスマッチングを実施し、16.7弧分の半径内を閾値とした。
• xselectを用いて、合算された観測データから0.3–10 keVバンドのX線画像を抽出し、xrtexpomapから得た露出マップで補正を行った。
• 小波源検出（wavdetect）を用い、スケールを2から8に設定し、低閾値（5×10⁻⁶）を適用して微弱なX線源を同定した。
• SNe-X線源の関連を確認するため、10秒角の位置一致基準を適用した。
• パワー則モデルと発光度時間的変化のフィッティングを用いて、理論的モデルを検証するため、スペクトルおよび光曲線解析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 2003lxのX線発光度とその時間的変化は何か？ また、X線に明るいタイプIa超新星の存在を確認できるか？
• RQ2 検出されたSNeのX線光曲線および硬度比は、Chevalier & Fransson (1994) が提唱する周囲星間物質相互作用モデルとどのように一致するか？
• RQ3 Swiftアーカイブデータの自動化されたデータマイニングは、とりわけ遅延発光を示すSNeを信頼性高く検出できるか？
• RQ4 SN 2007odの位置に観測されたX線信号の意味は何か？ その光曲線は時間経過とともにどのように変化するか？
• RQ5 観測されたX線発光度およびスペクトルインデックスは、理論的CISM密度プロファイルおよび衝撃相互作用モデルをどの程度支持するか？

主な発見

• 本調査では、24個のX線検出可能な超新星が同定され、そのうち3つは新たに発見されたものである—SN 1986L、SN 2003lx、SN 2007od。
• SN 2003lxは、0.3–2.0 keVバンドで約4.8×10⁴¹ erg s⁻¹の高いX線発光度を示すタイプIa超新星であり、同種のうち最も明るいX線SNeの一つである。
• SN 2007odのX線光曲線は、指数~−0.6のパワーロー降下を示し、Chevalier & Fransson (1994) が予測した理論的モデル Lₓ ∝ t⁻⁰.⁶ と整合的である。
• SN 2003lxのX線放射は、爆発以前にROSATで検出されていなかったため、初期の軟X線を吸収する密度の高い殻に囲まれたタイプIa SNeであり、遅延X線放射を示すという分類が裏付けられた。
• SN 1987AおよびSN 1993JxのX線発光度は監視されたが、周囲星間物質相互作用モデルと一貫したX線時間的変化パターンを示した。
• 統計解析により、大多数のX線SNeは発光度10³⁹–10⁴¹ erg s⁻¹の範囲にあり、そのスペクトルはパワー則モデルでよくフィットし、光子指数は約2であった。これは、熱的および非熱的放射過程の支配的役割を支持する。