[論文レビュー] Thermonuclear Burning Regimes and the Use of SNe Ia in Cosmology

E. I. Sorokina, С. И. Блинников+1 more|Jun 30, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、スペクトル線および拡張光沢率を組み込んだ多群放射流体力学を用いて、Type Ia超新星の光曲線をモデル化している。異なる核燃焼状態による爆発物質の組成のわずかな変化が、Bバンド光曲線の減光に顕著な影響を及ぼすことが判明した。これは、宇宙論において標準化されたSNe Iaとしての均一性を仮定するのをくつがえし、宇宙定数のような宇宙論的パラメータの推定に潜在的なバイアスをもたらす可能性を示唆している。

ABSTRACT

The calculations of the light curves of thermonuclear supernovae are carried out by a method of multi-group radiation hydrodynamics. The effects of spectral lines and expansion opacity are taken into account. The predictions for UBVI fluxes are given. The values of rise time for B and V bands found in our calculations are in good agreement with the observed values. We explain why our results for the rise time have more solid physical justification than those obtained by other authors. It is shown that small variations in the chemical composition of the ejecta, produced in the explosions with different regimes of nuclear burning, can influence drastically the light curve decline in the B band and, to a lesser extent, in the V band. We argue that recent results on positive cosmological constant Lambda, found from the high redshift supernova observations, could be wrong in the case of possible variations of the preferred mode of nuclear burning in the earlier Universe.

研究の動機と目的

• Type Ia超新星における異なる核燃焼状態が光曲線の形態にどのように影響するかを調査すること。
• SNe Ia光曲線の上昇時間予測の物理的頑健性を評価すること。
• 燃焼状態の違いによって生じる爆発物質の組成の変動が、宇宙論における標準キャンドルとしてのSNe Iaの使用に影響を及ぼすかどうかを評価すること。
• これらの変動が、特に推定された正の宇宙定数（Λ）に与える影響を検討すること。

提案手法

• 本研究は、核燃焼超新星の進化をシミュレートするために多群放射流体力学を採用している。
• 放射輸送計算において、スペクトル線効果および拡張光沢率を明示的に取り入れている。
• 観測された光曲線と比較できるよう、時間経過に伴うUBVIバンドの放射束を計算している。
• 異なる核燃焼状態に起因する爆発物質の組成の変動を、シミュレーションで考慮している。
• この手法により、光曲線の上昇時間および減光率の物理的根拠に基づく評価が可能である。
• 結果は、BバンドおよびVバンドの観測上昇時間と照合されており、経験的フィッティングではなく物理的妥当性に重点を置いている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SNe Iaにおける異なる核燃焼状態は、特にBバンドおよびVバンドにおいて光曲線の形状にどのように影響を与えるか？
• RQ2 本研究で予測された上昇時間は、なぜ過去の研究よりも物理的により妥当性があるとされるのか？
• RQ3 異なる燃焼モードによって引き起こされる爆発物質の組成のわずかな変化が、光曲線の減光率にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ4 初期宇宙における好ましい燃焼状態が変動していた場合、高赤方偏移SNe Iaからの宇宙論的パrameter推定に系統的誤差が生じるおそれがあるか？
• RQ5 核燃焼の内在的変動を考慮するとき、SNe Iaを標準キャンドルとして使用する際の均一性仮定はどの程度頑健か？

主な発見

• BバンドおよびVバンドの予測上昇時間は、観測値と良好に一致しており、モデルの物理的信頼性を支持している。
• 本研究は、過去の研究がしばしば経験的フィッティングに依存していたのに対し、上昇時間予測に対してより物理的根拠を提供している。
• 異なる燃焼状態に起因する爆発物質の組成のわずかな変化が、Bバンド光曲線の減光率に顕著な変化をもたらす。
• Vバンドの減光率に対しても影響は見られるが、Bバンドほど顕著ではない。
• もし初期宇宙で好ましい燃焼状態が変動していた場合、高赤方偏移SNe Iaから推定される宇宙定数（Λ）はバイアスを受ける可能性がある。
• 結果は、SNe Iaの均一性仮定を疑問視しており、それらに基づく宇宙論的推定に潜在的な系統的誤差が生じる可能性を示唆している。