[論文レビュー] The Radio Recovery of SN 1970G: The Continuing Radio Evolution of SN 1970G

Chris Stockdale, W. M. Goss+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2001

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、M101銀河におけるタイプII超新星SN 1970Gについて、爆発後31年が経過した時点での非常に大型電波望遠鏡（VLA）を用いた6 cmおよび20 cm波長での最長期間にわたる電波モニタリングを実施した。スペクトル指数が$-0.24 \pm 0.20$と平坦化されており、パワーロー法の減衰指数が$\beta_{20\text{cm}} = -0.28 \pm 0.13$であることが報告された。これは、若年齢の超新星残骸段階への移行を示しており、中年齢電波超新星における周囲星間物質との相互作用および衝撃波の進化に関する重要な知見を提供する。

ABSTRACT

Using the Very Large Array, we have detected radio emission from the site of SN 1970G in the Sc galaxy M101. These observations are 31 years after the supernova event, making SN 1970G the longest monitored radio supernova. With flux densities of 0.12 +/- 0.020 mJy at 6 cm and 0.16 +/- 0.015 mJy at 20 cm, the spectral index of -0.24 +/- 0.20 appears to have flattened somewhat when compared with the previously reported value of -0.56 +/- 0.11, taken in 1990. The radio emission at 20 cm has decayed since the 1990 observations with a power-law index of beta_20cm = -0.28 +/- 0.13. We discuss the radio properties of this source and compare them to those of other Type II radio supernovae.

研究の動機と目的

• SN 1970G、すなわち最も長期間にわたってモニタリングされた電波超新星の長期的電波的変化を調査し、超新星から超新星残骸への移行を研究すること。
• 爆発後31年を経過した時点での、SN 1970Gの6 cmおよび20 cm波長における放射電力密度、スペクトル指数、減衰率を測定すること。
• SN 1970Gの電波的性質を他の中年齢電波超新星と比較し、周囲星間物質との相互作用および衝撃波ダイナミクスを理解すること。
• SN 1980K や SN 1979C など他の超新星で観測されたように、長期間にわたる電波超新星に急激な放射電力変動やスペクトルの硬化が見られるかどうかを調査すること。

提案手法

• 2000年から2001年にかけて、VLAのAおよびBnA構成を用いて、20 cm（1.425 GHz）および6 cm（4.860 GHz）の波長で観測を実施した。
• データ還元には、標準的なVLA連続波モードを採用し、偏光毎に100 MHzの帯域幅を設定し、位相校正用にJ1400+621、放射電力校正用に3C286を用いた。
• 画像の分解能を向上させるとともにビームサイズを最小限に抑え、感度を最大化するために、CLEANアルゴリズムにBriggsのロバストパrameter値0を適用した。
• 1990年のVLAデータについても、同一の還元手順を再適用することで、放射電力密度およびスペクトル指数の測定の一貫性を確保した。
• 異なるアレイ構成からの6 cmデータの整合性を図るため、ビームサイズおよび形状補正をCONVLタスクを用いて実施した。
• スペクトル指数は、6 cmおよび20 cmでの放射電力密度から算出し、$S \propto \nu^{\alpha}$を仮定した。また、時間経過に伴う放射電力の変化から減衰指数を算出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 1970Gのスペクトル指数は、爆発後31年間で著しく変化したか。その変化は、放射メカニズムの変化を示唆するか？
• RQ2 SN 1970Gの電波放射電力密度は時間経過とともにどのように減衰するか。かつての観測と比較して、減衰率は一貫しているか？
• RQ3 SN 1970Gは、SN 1980K や SN 1979C と同様に、急激な変動やスペクトルの硬化を示している兆候があるか？
• RQ4 SN 1970Gの電波的性質は、周囲星間物質との相互作用やスペクトル的進化の観点から、他の中年齢電波超新星と比較して、明るさ、放射電力密度、スペクトル的進化の観点でどのように異なるか？

主な発見

• SN 1970Gの20 cm波長での放射電力密度は$0.16 \pm 0.015$ mJy、6 cm波長での放射電力密度は$0.12 \pm 0.020$ mJyであり、1990年の観測と比較して顕著な低下が確認された。
• スペクトル指数$-0.24 \pm 0.20$は、以前に報告された$-0.56 \pm 0.11$よりも平坦であり、放射メカニズムや周囲星間環境の変化を示唆している。
• 20 cm波長での放射電力密度はパワーロー法の指数$\beta_{20\text{cm}} = -0.28 \pm 0.13$で減衰しており、以前の観測よりも遅い減衰を示している。
• 20 cm波長での電波放射の全出力は$1.1 \times 10^{25}$ erg s⁻¹ Hz⁻¹であり、サンプル内では最も明るさが低い中年齢電波超新星に属する。
• スペクトル指数が$-0.56 \pm 0.11$から$-0.24 \pm 0.20$に変化したことは、衝撃波が密度の高い周囲星間物質の殻に到達しているか、または超新星残骸段階への移行が始まっている可能性を示唆している。
• SN 1970Gは、31年間にわたる観測が継続されており、最も長期間にわたる電波超新星として、長期間にわたる衝撃波-周囲星間物質相互作用を研究する上で、貴重なデータセットを提供している。