[論文レビュー] The progenitor and remnant of the helium nova V445 Puppis

V. P. Goranskij, S. Yu. Shugarov+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2010

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 5

ひとこと要約

論文は、ヘリウムNovaであるV445 PupがCO白色矮星における二重爆発によって引き起こされたものであり、前身星は周期的変動を示す共通エンvelope連星系であると特定した。2000–2001年の活動後、ほこりの形成が残骸を遮蔽したが、2007年の可視光および赤外線適応光学撮像では恒星的対象が再出現しなかったことから、白色矮星が完全に破壊され、連星系が消失したことが示され、将来のSN Iaの可能性は排除された。

ABSTRACT

V445 Pup was a peculiar nova with no hydrogen spectral lines during the outburst. The spectrum contained strong emission lines of carbon, oxygen, calcium, sodium, and iron. We have performed digital processing of photographic images of the V445 Pup progenitor using astronomical plate archives. The brightness of the progenitor in the B band was 14.3 mag. It was a periodic variable star, its most probable period being 0.650654+/-0.000011 day. The light curve shape suggests that the progenitor was a common-envelope binary with a spot on the surface and variable surface brightness. The spectral energy distribution of the progenitor between 0.44 and 2.2 micrometers was similar to that of an A0V type star. After the explosion in 2001, the dust was formed in the ejecta, and the star became a strong infrared source. This resulted in the star's fading below 20 mag in the V band. Our CCD BVR observations acquired between 2003 and 2009 suggest that the dust absorption minimum finished in 2004, and the remnant reappeared at the level of 18.5 mag V. The dust dispersed but a star-like object was absent in frames taken in the K band with the VLT adaptive optics. Only expanding ejecta of the explosion were seen in these frames till March 2007. No reddened A0V type star reappeared in the spectral energy distribution. The explosion of V445 Pup in 2000 was a helium flash on the surface of a CO-type white dwarf. Taking into account the results of modern dynamic calculations, we discuss the possibility of a white-dwarf core detonation triggered by the helium flash and the observational evidence for it. Additionally, the common envelope of the system was lost in the explosion. Destruction in the system and mass loss from its components exclude the future SN Ia scenario for V445 Pup.

研究の動機と目的

• ヘリウムNova V445 Pupの前身系の性質を特定すること。
• 2000–2001年の活動後の連星系の進化的運命を調査すること。
• 観測的および動力学的制約に基づいて、V445 Pupが将来のSN Iaの前身である可能性を評価すること。
• 光度およびスペクトルデータの分析を通じて、活動中および活動後の物理的過程を推察すること。
• ヘリウムシェル点火を伴うCO白色矮星における二重爆発仮説を検証すること。

提案手法

• Bバンドにおける前身星の明るさと変動を特定するため、アーカイブのフォトグラフィックプレートのデジタル処理。
• 軌道周期およびスポット誘発の明るさ変動を推定するため、前身星の光曲線の分析。
• 0.44〜2.2 μmのスペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングにより、前身星をA0V型と特定し、赤外線過剰を示唆。
• 2003年から2009年までのCCD BVR光度測定により、活動後の減光およびほこりの拡散を追跡。
• VLTを用いたKバンド（2007年）の適応光学撮像により、生存する恒星残骸の探索。
• 点像の形状と分解能の比較により、延長または解像不能な点源の検出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 V445 Pupの前身系の性質は何か？その連星性を裏付ける証拠は何か？
• RQ2 前身星の観測された光曲線変動の原因は何か？これによりシステム構造にどのような示唆が得られるか？
• RQ3 2001年の活動後に、可視光および赤外線撮像によって生存する恒星残骸が確認されたか？
• RQ4 活動は、ヘリウムシェルおよびCOコアの両方における二重爆発メカニズムで説明可能か？
• RQ5 V445 Pupは、将来のIa型超新星の候補として現実的か？

主な発見

• V445 Pupの前身星は周期的変動を示し、最も確実な周期は0.650654 ± 0.000011 dであった。これは表面不均一性を有する連星系を示唆する。
• 前身星のスペクトルエネルギー分布は、わずかな赤外線過剰を示すA0V型星と一致しており、主系列星または進化した伴星の存在を示唆する。
• 噴出物内のほこり形成により、2001年10月までに星はV = 20 mag未満に減光し、ほこり吸収の最小値は2004年までに終了した。
• 2009年時点で、残骸はV ≈ 18.5 magに再出現したが、Kバンドの適応光学撮像では恒星的対象は検出されなかった。
• SEDおよび高分解能撮像において、点状光源や赤みを帯びたA型星は観測されず、生存する白色矮星や供給星の存在は否定された。
• 残骸の不在と活動の力学的特徴は、白色矮星が完全に破壊された二重爆発シナリオを支持し、将来のSN Iaの可能性は排除された。