[論文レビュー] The SNIa Runaway LP 398-9: Detection of Circumstellar Material and Surface Rotation

Vedant Chandra, Hsiang-Chih Hwang+13 more|arXiv (Cornell University)|Oct 13, 2021

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 141被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、走り出し白色矮星LP 398-9で炭素を多く含む周囲物質と15.4時間の回転周期の変動を検出することで、Ia超新星のダブル・デ generate プロジェネーター状況に強い証拠を提示している。周囲物質の過剰な放射は、過去の超新星噴出物によって加熱されたものとされ、表面の回転は、二重点火爆発を生き残った供給星の理論的予測と整合的であり、このIa超新星チャネルの根拠を強化している。

ABSTRACT

A promising progenitor scenario for Type Ia supernovae (SNeIa) is the thermonuclear detonation of a white dwarf in a close binary system with another white dwarf. After the primary star explodes, the surviving donor can be spontaneously released as a hypervelocity runaway. One such runaway donor candidate is LP 398-9, whose orbital trajectory traces back $\approx 10^5$ years to a known supernova remnant. Here we report the discovery of carbon-rich circumstellar material around LP 398-9, revealed by a strong infrared excess and analyzed with follow-up spectroscopy. The circumstellar material is most plausibly composed of inflated layers from the star itself, mechanically and radioactively heated by the past companion's supernova. We also detect a 15.4 hr periodic signal in the UV and optical light curves of LP 398-9, which we interpret as surface rotation. The rotation rate is consistent with theoretical predictions from this supernova mechanism, and the brightness variations could originate from surface inhomogeneity deposited by the supernova itself. Our observations strengthen the case for this double-degenerate SNIa progenitor channel, and motivate the search for more runaway SNIa donors.

研究の動機と目的

• 走り出し白色矮星LP 398-9を研究することで、Ia超新星のダブル・デ generate プロジェネーター状況を検証すること。
• LP 398-9で観測された赤外線過剰と光度変動が、周囲物質と表面の回転の兆候であるかどうかを調査すること。
• これらの特徴が、二重点火爆発を生き残った白色矮星の理論的モデルと整合的であるかどうかを特定すること。
• D6（動的駆動型ダブル・デ generate 二重点火）機構が実用的なIa超新星の前身星チャネルであるという根拠を強化すること。

提案手法

• GALEX、Sloan、2MASS、WISEのアーカイブ光度測定を用いて、消光補正済みの全波長スペクトルエネルギー分布（SED）を構築した。
• ZTF、HiPERCAM、Liverpool Telescopeの紫外線および可視光光度曲線を分析し、周期的変動を検出した。
• Gran Telescopio Canarias（GTC）およびハッブル宇宙望遠鏡（HST）を用いた追加分光測定により、元素の吸収ラインを同定した。
• SEDのモデリングを通じて、周囲ほこりおよびガスの存在と性質を推定し、赤外線過剰を加熱された物質に起因するとした。
• 位相畳み込み光度曲線を用いて15.4時間の周期を特定し、表面不均一性をモodulatingする表面回転と解釈した。
• 観測された性質を、エネルギーの沈殿と回転速度上昇を含むD6状況の理論的予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LP 398-9の赤外線過剰は、過去の超新星によって加熱された周囲物質と整合的か？
• RQ2 LP 398-9の15.4時間の光度変動は表面回転を示しており、D6前身星モデルと整合的か？
• RQ3 周囲物質の組成と構造は、質量放出または超新星噴出物による加熱によって説明可能か？
• RQ4 LP 398-9で観測された表面不均一性は、超新星爆発中に堆積された物質に起因する可能性があるか？
• RQ5 周囲物質と回転の観測結果を統合することで、ダブル・デ generate Ia超新星の前身星チャネルの根拠は強化されるか？

主な発見

• LP 398-9はW1-W2色で顕著な赤外線過剰を示しており、これは顕著な周囲物質を示しており、最も可能性が高いのは過去の超新星噴出物によって加熱された炭素を多く含むほこりである。
• 周囲物質は、超新星イベント中に機械的および放射能的処理を受けて膨張した、星自身の加熱された層として最も適切に説明される。
• 紫外線および可視光の光度曲線で15.4時間の周期的信号が検出され、表面不均一性をモodulatingする表面回転と解釈された。
• 回転速度は、D6状況の理論的予測と整合的であり、供給星が降着および超新星エネルギーの沈殿によってスピンアップされたものとされる。
• 観測された性質—周囲物質、表面不均一性、回転—は、すべてIa超新星のダブル・デ generate プロジェネーター・モデルを支持している。
• この系の軌道、距離、運動学的性質は、既知の超新星残骸G70.0-21と一致しており、過去のIa超新星からの走り出し供給星であるという立場を強化している。