[論文レビュー] The H alpha Galaxy Survey. III. Constraints on supernova progenitors from spatial correlations with H alpha emission

P. A. James, J. P. Anderson|ArXiv.org|Feb 21, 2006

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 32被引用数 40

ひとこと要約

本研究では、近傍銀河における超新星とH𝛼発光の空間的相関を用いて、前身星のタイプを制約した。40%の『ランアウェイ』タイプのII型超新星が、H𝛼発光が低い領域から発生していることが判明し、前身星が星形成領域から脱出している可能性を示唆している。Ib/c型超新星は活発な星形成を強くトレースしており、Ia型超新星は、継続的星形成と関連する割合が少数（≤42%）にとどまっていることから、即時のと遅延型の前身星が混在している可能性がある。

ABSTRACT

Aims: We attempt to constrain progenitors of the different types of supernovae from their spatial distributions relative to star formation regions in their host galaxies, as traced by H alpha + NII line emission. Methods: We analyse 63 supernovae which have occurred within galaxies from our H alpha survey of the local Universe. Three statistical tests are used, based on pixel statistics, H alpha radial growth curves, and total galaxy emission-line fluxes. Results: Many more type II supernovae come from regions of low or zero emission line flux than would be expected if the latter accurately traces high-mass star formation. We interpret this excess as a 40% `Runaway' fraction in the progenitor stars. Supernovae of types Ib and Ic do appear to trace star formation activity, with a much higher fraction coming from the centres of bright star formation regions than is the case for the type II supernovae. Type Ia supernovae overall show a weak correlation with locations of current star formation, but there is evidence that a significant minority, up to about 40%, may be linked to the young stellar population. The radial distribution of all core-collapse supernovae (types Ib, Ic and II) closely follows that of the line emission and hence star formation in the their host galaxies, apart from a central deficiency which is less marked for supernovae of types Ib and Ic than for those of type II. Core-collapse supernova rates overall are consistent with being proportional to galaxy total luminosities and star formation rates; however, within this total the type Ib and Ic supernovae show a moderate bias towards more luminous host galaxies, and type II supernovae a slight bias towards lower-luminosity hosts.

研究の動機と目的

• 局所銀河内のH𝛼発光星形成領域との相対的位置関係を分析することで、異なる超新星タイプの前身星集団を制約すること。
• H𝛼発光が高質量星形成を正確にトレースするかどうかを検証し、若年星族の信頼できる代理指標としての妥当性を評価すること。
• 環境的相関を用いて、Ia型超新星における即時的および遅延的前身星の相対的寄与を調査すること。
• 特に核崩壊型およびIa型超新星に対して、宿主銀河の明るさおよび星形成率に関する超新星率のバイアスを評価すること。

提案手法

• 63個の超新星を伴う局所銀河の星形成領域をマッピングするために、H𝛼 + [N II]発光線画像をH𝛼銀河調査から利用した。
• 3つの統計的検定を適用した：画素ベースの相関分析、H𝛼と超新星分布の径方向成長曲線の比較、全銀河発光線フラックスの相関。
• H𝛼発光の正規化累積径方向プロファイルを計算し、それを超新星の径方向分布と比較して空間的整合性を評価した。
• SNの位置とH𝛼発光領域の相関度合いを定量化するために、NCRPVF（正規化累積径方向可視光フラックスプロファイル）指標を用いた。
• タイプ（II、Ib/c、Ia）に分類された超新星を分析し、局所（画素レベル）およびグローバル（全フラックス）統計を用いてその環境的関連性を評価した。
• 核崩壊型SNeの径方向分布をH𝛼と比較し、中心欠損および凝集傾向を検出することを目的とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 II型超新星は、H𝛼発光が低いかゼロの領域に統計的に有意な過剰を示すか。これは、前身星が星形成領域から脱出している可能性を示唆する。
• RQ2 Ib/c型超新星は、II型SNeと比較して、どの程度活発な星形成領域をトレースするか。
• RQ3 Ia型超新星のうち、どの程度が継続的星形成と関連しており、これは即時的および遅延的集団を含む二重起源モデルを支持するか。
• RQ4 核崩壊型超新星率は、宿主銀河の明るさおよび星形成率とどのようにスケーリングするか。また、高または低明るさの宿主銀河にバイアスがあるか。
• RQ5 H𝛼発光は、すべての高質量星形成を信頼できるトレーサーとして適切か。あるいは、H𝛼で検出されない星形成領域が顕著に存在するか。

主な発見

• II型超新星の40%が、H𝛼発光が低いかゼロの領域から発生しており、これはその大部分の前身星が誕生地点から脱出している可能性を示唆している。
• Ib/c型超新星は、明るいH𝛼発光領域の中心と強く空間的相関を示しており、これは高質量星形成と密接に関連していることを示している。
• Ia型超新星は全体としてH𝛼発光と弱い相関を示すが、5/12（42%）は活発な星形成領域と有意に相関しており、これは少数の集団が『即時的』前身星である可能性を示唆している。
• 核崩壊型超新星の径方向分布はH𝛼径方向プロファイルに近く、ただしII型SNeはIb/c型SNeとは異なり、中心欠損を示している。
• 核崩壊型超新星率は、宿主銀河の明るさおよび星形成率と概ね線形にスケーリングするが、II型SNeはやや低明るさの宿主にバイアスを示し、Ib/c型SNeは中程度の高明るさの宿主にバイアスを示している。
• Ia型超新星率は星形成率よりもRバンド銀河明るさとより強く相関しており、これは古くからの星族が支配的であることを示唆しているが、少数のIa型は若年星族と関連している可能性がある。