[論文レビュー] The Host Galaxies of High Velocity Type Ia Supernovae

Anya E. Nugent, Abigail Polin+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2023

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、高速度型Ia超新星（SNe Ia）と通常型を区別するためのグローバルなホスト銀河特性が有効かどうかを調査し、星族質量、星形成、年齢、ダスト減光に関して顕著な差がないことが判明した。しかし、高速度型SNe Iaはより中心に集中しており、Na I Dの吸収が強いことが示され、局所的環境の違いがその特異な振る舞いを引き起こしている可能性がある。この結果から、スペクトル観測が行えない調査において、Na I Dの吸収に基づく光度色のカットを用いることで、宇宙論的サンプルの純度を向上させられる可能性が示唆される。

ABSTRACT

In recent years, there has been ample evidence that Type Ia supernova (SNe Ia) with high Si 2 velocities near peak brightness are distinguished from SNe Ia of lower velocities and may indeed represent a separate progenitor system. These SNe Ia can contaminate the population of normal events used for cosmological analyses, creating unwanted biases in the final analyses. Given that many current and future surveys using SNe Ia as cosmological probes will not have the resources to take a spectrum of all the events, likely only getting host redshifts long after the SNe Ia have faded, we need to turn to methods that could separate these populations based purely on photometry or host properties. Here, we present a study of a sample of well observed, nearby SNe Ia and their hosts to determine if there are significant enough differences between these populations that can be discerned only from the stellar population properties of their hosts. Our results indicate that the global host properties, including star formation, stellar mass, stellar population age, and dust attenuation, of high velocity SNe Ia do not differ significantly from those of lower velocities. However, we do find that high velocity SNe Ia are more concentrated toward the center of their hosts, suggesting that their local environments may indeed differ. Future work requires strengthening photometric probes of high velocity SNe Ia and their local environments to distinguish these events and determine if they originate from a separate progenitor.

研究の動機と目的

• グローバルなホスト銀河星族特性が、高速度型と低速度型SNe Iaを区別できるかどうかを特定すること。
• 星族質量、星形成率、年齢、ダスト減光といったホスト銀河特性が、高速度型と低速度型SNe Iaの間で顕著に異なるかどうかを評価すること。
• スペクトル観測が行えない大規模な調査において、光度的またはホストベースの手法が高速度型SNe Iaを通常型から効果的に分離できるかどうかを評価すること。
• 高速度型SNe Iaで観測された差異が、本質的な前身星の性質によるものか、局所的環境要因によるものかを調査すること。

提案手法

• 著者らは、良好に観測された近距離のSNe Iaおよびそのホスト銀河を、光度およびスペクトルデータを用いて分析した。
• 星族特性（星族質量、星形成率、年齢、ダスト減光）は、ProspectorソフトウェアおよびFSPS星族合成モデルを用いて導出された。
• 銀河の形態およびSNe Iaのホスト内での位置は、ホスト正規化された半径位置を用いて中心集中度を評価した。
• Na I Dの等価幅を測定し、周囲のダストまたは局所的ダスト環境を調査した。
• Bayesian推論をDynestyを用いて実行し、高速度型と低速度型SNe Iaのホスト集団間の統計的比較が行われた。
• 将来的な光度調査において、ホスト銀河特性をSNe Ia速度分類の代理指標として用いる可能性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高速度型と低速度型SNe Iaの間で、ホスト銀河のグローバル星族特性に顕著な差があるか？
• RQ2 高速度型SNe Iaで強められたNa I Dの吸収は、局所的ダストまたは周囲星間物質によるものか？
• RQ3 高速度型SNe Iaは、低速度型SNe Iaと比較して、ホスト銀河の中心により集中しているか？
• RQ4 光度的またはホスト銀河特性のみを用いて、大規模な調査で高速度型SNe Iaを通常型SNe Iaから信頼性高く分離できるか？
• RQ5 高速度型SNe Iaの局所的環境は、若年齢の前身星集団または異なる前身星チャネルを示唆しているか？

主な発見

• 高速度型SNe Iaは、星族質量、星形成率、星族年齢、ダスト減光といったグローバルホスト銀河特性において、低速度型SNe Iaと顕著な差がないことが判明した。
• 高速度型SNe Iaは、ホスト銀河の中心に顕著に集中しており、密度が高く、星形成が活発な領域と強く関連している可能性を示している。
• 高速度型SNe Iaは、より強いNa I D等価幅を示しており、低速度型のイベントと比較して、局所的または周囲のダスト含量が増加している可能性を示唆している。
• 高速度型SNe Iaで観測された差異は、グローバルホスト銀河特性に起因するのではなく、むしろ局所的環境条件または本質的な前身星の違いに起因している可能性が高い。
• この結果から、宇宙論的解析においてグローバル星族特性を用いて高速度型SNe Iaを通常型SNe Iaから分離することはできないと示唆される。
• スペクトル観測が行えない調査において、Na I D吸収に基づく光度色のカットを用いることで、高速度型SNe Iaを宇宙論的サンプルから除外する有効な手法が得られる可能性がある。