[論文レビュー] The rate of Supernovae from the combined sample of five searches

E. Cappellaro, M. Turatto+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 1996

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 4被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、アスアイゴ、クリミア、OCA、カラン＝トロロ、エヴァンズの視認調査の5つの超新星（SN）調査データを統合し、コントロール時間法を用いて、より精度の高いSN発生率推定値を導出している。7,773個の銀河にまたがる110個のSNを統合し、検出バイアスを補正した結果、後期型スパイラル銀河が最も高いSN発生率（タイプIIでは0.88 SNu）を示す一方で、SN Ib/cは以前の推定値よりもまれであることが判明（0.16 SNu）、また明るさが低いサブクラス（例：1987Aに類似するSN II）は総発生率の20–30%にとどまる。

ABSTRACT

With the purpose to obtain new estimates of the rate of supernovae we joined the logs of five SN searches, namely the Asiago, Crimea, Cal{á}n-Tololo and OCA photographic surveys and the visual search by Evans (the sample counts 110 SNe). We found that the most prolific galaxies are late spirals in which most SNe are of type II (0.88 SNu). SN Ib/c are rarer than SN Ia (0.16 and 0.24 SNu, respectively), ruling out previous claims of a very high rate of SNIb/c. We also found that the rate of SN Ia in ellipticals (0.13 SNu) is smaller than in spirals, supporting the hypothesis of different ages of the progenitor systems in early and late type galaxies. Finally, we estimated that even assuming that separate classes of faint SN Ia and SN II do exist (SNe 1991bg and 1987A could be the respective prototypes) the overall SN rate is raised only by 20-30%, therefore excluding that faint SNe represent the majority of SN explosions. Also, the bright SNIIn are intrinsically very rare (2 to 5% of all SNII in spirals).

研究の動機と目的

• 複数の独立したSN調査データを統合することで、超新星（SN）発生率推定値の統計的精度を向上させること。
• 従来の研究を上回るサンプルサイズを確保することで、SN発生率測定の不確実性を低減すること。
• 特に核領域や傾いたスパイラル銀河における検出バイアスといった、系統的なバイアスを特定・補正すること。
• 明るさが低いまたは異常なSNサブクラス（例：1987Aに類似するSN II、1991bgに類似するSNe Ia、SNe IIn）が全体のSN発生率に果たす寄与度を評価すること。
• SN Ib/cの発生率が以前の報告値よりも高い可能性を検証し、初期型銀河と後期型銀河における前身星の年齢差が果たす役割を評価すること。

提案手法

• アスアイゴ、クリミア、OCA、カラン＝トロロ、エヴァンズの視認調査の5つの観測ログを統合。
• コントロール時間法を適用し、銀河1つあたりの有効な監視時間を算出し、多様な調査間で一貫した発生率推定が可能となるようにした。
• 2つの主要な検出バイアスを定量化・補正：遠方銀河の核領域や、傾いた後期型スパイラル銀河におけるSN検出率の低下。
• RC3カタログの銀河分類を用いて、SNeを形態的タイプ（楕円銀河、スパイラル銀河など）に分類し、発生率分析に使用。
• プロトタイプSN（例：1987Aは明るさが低いSN IIのサブクラス、1991bgは明るさが低いSNe Iaのサブクラス）を仮定し、それぞれ異なる明るさと検出確率を持つ別個のサブクラスとみなしてサブクラス発生率を推定。
• SN発生率を100年あたり10^10 L_sunあたりの単位（SNu）で算出し、銀河タイプ間での比較と、従来の推定値との標準化を図った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 検出バイアスを補正した後、後期型スパイラル銀河におけるタイプII超新星の真の発生率は何か？
• RQ2 SN Ib/cの発生率はSN Iaと比べてどうか？かつ、以前の推定値を上回るのか？
• RQ3 明るさが低いSNサブクラス（例：1987Aに類似するSN II、1991bgに類似するSNe Ia）は、総発生率にどの程度寄与するか？
• RQ4 SNe IInはどれほど一般的で、高輝度を示すにもかかわらず、全SN II爆発のうちどの程度を占めるか？
• RQ5 楕円銀河におけるSN発生率はスパイラル銀河よりも顕著に低いか？これは前身星系の年齢差を支持するか？

主な発見

• 後期型スパイラル銀河におけるタイプII超新星の発生率は0.88 SNuであり、SNの最も活発な宿主であることが判明。
• 後期スパイラル銀河におけるSN Ib/cの発生率は0.16 SNuであり、SN Ia（0.24 SNu）よりもまれであることが示され、非常に高いIb/c率という主張は否定された。
• 楕円銀河におけるSN Iaの発生率は0.13 SNuであり、スパイラル銀河に比べ顕著に低い。これは、後期型銀河に若年齢の前身星集団が存在するという仮説を支持する。
• 1987Aに類似する明るさが低いSN IIや1991bgに類似する明るさが低いSNe Iaが別個のサブクラスとして存在するとしても、総発生率はたった20–30%しか上昇しない。
• スパイラル銀河におけるSNe IInの固有発生率は0.01–0.03 SNuと推定され、全SN II爆発の2–5%にすぎない。これは、観測されたSN IIの約20%を占めるにもかかわらず。
• 7,773個の銀河にまたがる110個のSNを含む統合サンプルは、現在までに得られた最大のSN発生率データセットであり、統計的不確実性が顕著に低減された。