[論文レビュー] The type Iax supernova, SN 2015H: a white dwarf deflagration candidate

M. Magee, R. Kotak+23 more|ePrints Soton (University of Southampton)|Mar 15, 2016

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 63被引用数 26

ひとこと要約

本研究は、爆発後1日目に開始されたType Iax超新星SN 2015Hの包括的な観測キャンペーンを提示し、0.6 M⊙未満の噴出物質量と0.07 M⊙の56Niを伴う弱い白色矮星の炎上燃焼であることを明らかにした。Chandrasekhar質量の白色矮星の炎上燃焼を模擬したモデルが観測データと最も一致し、不完全な破壊と束縛された残骸を示唆しており、SN Iaxが不完全燃焼を伴う低光度の核融合爆発という独立したクラスであることを支持する。

ABSTRACT

We present results based on observations of SN 2015H which belongs to the small group of objects similar to SN 2002cx, otherwise known as type Iax supernovae. The availability of deep pre-explosion imaging allowed us to place tight constraints on the explosion epoch. Our observational campaign began approximately one day post-explosion, and extended over a period of about 150 days post maximum light, making it one of the best observed objects of this class to date. We find a peak magnitude of M$_r$ = -17.27 $\pm$ 0.07, and a ($Δm_{15})_r$ = 0.69 $\pm$ 0.04. Comparing our observations to synthetic spectra generated from simulations of deflagrations of Chandrasekhar mass carbon-oxygen white dwarfs, we find reasonable agreement with models of weak deflagrations that result in the ejection of ~0.2 M$_{\odot}$ of material containing ~0.07 M$_{\odot}$ of 56Ni. The model light curve however, evolves more rapidly than observations, suggesting that a higher ejecta mass is to be favoured. Nevertheless, empirical modelling of the pseudo-bolometric light curve suggests that $\lesssim$0.6 M_sun of material was ejected, implying that the white dwarf is not completely disrupted, and that a bound remnant is a likely outcome.

研究の動機と目的

• 初期かつ深い多波長観測を用いて、珍しいType Iax超新星SN 2015Hの爆発特性を特徴づけること。
• 光曲線とスペクトルを流体力学的シミュレーションと比較することで、前身白色矮星の質量と爆発エネルギーを制約すること。
• 他のSN Iaxと同様に、Chandrasekhar質量の炭素酸化物白色矮星の弱い炎上燃焼によってSN 2015Hが生じたかどうかを検証すること。
• 観測的光曲線モデリングを用いて、SN Iaxが不完全な核融合爆発であり、束縛された残骸を伴うという仮説を検証すること。
• 早期に明るみを示す well-observed なSN Iaxイベントを研究することで、低光度SN Iaの爆発メカニズムと前身系の理解を深めること。

提案手法

• 爆発後約1日目に開始された、リバプール望遠鏡、LCOGT 1-mネットワーク、および他の施設を用いた多エポックの光学および赤外線光度測定キャンペーンを実施した。
• さまざまな望遠鏡でEFOSC2、SOFI、OSIRISを用いて高頻度のスペクトロスコピー観測を実施し、スペクトルの時間的変化とイオン化状態を追跡した。
• 異なる噴出物質量と56Ni生成量を想定した白色矮星炎上燃焼の流体力学的シミュレーションを用いて、合成スペクトルおよび光曲線を生成した。
• 観測された擬似ボロメトリック光曲線の経験的モデリングを実施し、全放射エネルギーと噴出物質量を推定した。
• 爆発前の深紫外画像を用いて爆発時刻を厳密に制約し、光曲線の校正を改善した。
• 光曲線の減衰率を定量化し、標準SN IaおよびIaxテンプレートと比較するため、Δm15パラメータを適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 2015Hの爆発時刻とピーク光度は何か？他のType Iax超新星と比較するとどうか？
• RQ2 白色矮星炎上燃焼モデルから得られる合成スペクトルは、SN 2015Hの観測された光学および近赤外線光度とスペクトルを再現できるか？
• RQ3 SN 2015Hにおける全噴出物質量と56Ni質量は何か？これは、不完全破壊を伴う弱い炎上燃焼のシナリオを支持するか？
• RQ4 SN 2015Hの擬似ボロメトリック光曲線は、低光度で不完全な爆発に期待されるように、束縛された残骸を示唆しているか？
• RQ5 SN 2015Hの観測された膨張速度とスペクトル的特徴は、通常のSN Iaや他のSN Iaxと比較してどうか？

主な発見

• SN 2015Hは、rバンドでMr = -17.27 ± 0.07のピーク明るさに達し、より明るいSN Iaxに属する。
• 光曲線減衰率（Δm15）rは0.69 ± 0.04と測定され、他のSN Iaxと同様に比較的ゆっくりとした減衰を示しており、整合的である。
• 約0.2 M⊙の物質が噴出され、約0.07 M⊙の56Niを含む、Chandrasekhar質量のCO白色矮星の弱い炎上燃焼を模擬した合成モデルは、観測された光度とスペクトルと良好な一致を示した。
• スペクトル的特徴には良好な一致が見られたが、モデルの光曲線は観測よりも急速に変化しており、より高い噴出物質量が要求される可能性を示唆している。
• 擬似ボロメトリック光曲線の経験的モデリングから、0.6 M⊙未満の物質が噴出されたと示唆され、不完全破壊と束縛された残骸のシナリオを支持する。
• 後期に鉄群元素の明確な許容線が観測され、低速の膨張速度が確認されたことから、SN 2015Hが高密度の噴出物を伴う標準的なSN Iaxであることが確認された。