[論文レビュー] Types of Transients in the Centers of Post-Starburst and Quiescent Balmer-Strong Galaxies

I. Arcavi, Irura N. Nyiha+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2021

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 28被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、潮汐破壊イベント（TDE）を好むと知られる、星形成後および静止状態のバルマー強度を持つ銀河（Post-starburst および Quiescent Balmer-strong galaxies）における一時的イベントを調査し、他の一時的イベントによる汚染の程度を評価する。TNSデータベースとZTFの光度測定データを用いて、これらの銀河ではTDEよりもType Ia超新星が8.3倍多く発生していることが判明した。TDEが支配的になるのは、分光学的に確認された星形成後銀河に限られる。これは、このような銀河を対象とするTDE調査において、汚染の重大な課題があることを示している。

ABSTRACT

Tidal Disruption Events (TDEs) have been found to show a preference for post-starburst (PS) and quiescent Balmer-strong (QBS) galaxies. This preference can be used to help find TDEs in transient surveys. But what other transients might "contaminate" such a search, and by how much? We examine all reported transients coincident with the centers of galaxies in the French & Zabludoff (2018) catalog of spectroscopically confirmed PS and QBS galaxies and photometrically identified PS and QBS galaxy candidates. We find that TDEs and Type Ia supernovae (SNe) are the only types of transients classified in the centers of these galaxies (aside from one active galactic nucleus flare), with Type Ia SNe being 8.3+-0.2 times more prevalent than TDEs (1-sigma confidence bounds). This factor is ~2.7 times lower than in a control sample of quiescent galaxies. Narrowing the sample to spectroscopically confirmed QBS galaxies does not change these statistics much. In spectroscopically confirmed PS galaxies, however, TDEs are the ones that outnumber Type Ia SNe 2+-0.6 to 1. Unfortunately, there are few such galaxies in the catalog. By classifying transients from the entire catalog, three times more TDEs are expected to be found, but with a ~16-times larger Type Ia SN contamination. We use the public ZTF photometric archive to search for possibly missed TDEs in the French & Zabludoff (2018) galaxies. We find three unclassified clear transients -- none of which are likely missed TDEs based on their light-curve colors.

研究の動機と目的

• 星形成後（PS）および静止状態のバルマー強度を持つ（QBS）銀河における、TDE以外のイベントの発生頻度を定量化すること。これらはTDEを好むと知られている。
• PSおよびQBS銀河を対象とする一時的イベント調査において、TDE探索の汚染リスクを評価すること。
• FZ18カタログに含まれる銀河の未分類一時的イベントのZTF光度曲線を再分析し、見逃されたTDEを同定すること。
• これらの銀河における未分類一時的イベントの光度曲線の色が、TDEと整合するかどうかを評価すること。

提案手法

• フランス＆ザブリドイフ（2018）カタログから、分光学的に確認されたものと光度的に選別されたものを統合し、87,748個の固有のPSおよびQBS銀河のマスターカタログを構築した。
• 一時的イベントがFZ18カタログの銀河中心と一致するかをTransient Name Server（TNS）で照合し、タイプ（例：SN Ia、TDE、NT、AGN）で分類した。
• 公開のZTF光度測定アーカイブを用い、FZ18銀河内の未分類一時的イベントを再分析し、光度曲線の色と形状に注目した。
• 空間的クロスマッチングに基づき、既知の源と照合して初期分類を割り当てるための文脈的分類器（「Sherlock」）を適用した。
• PSおよびQBS銀河における観測されたTDEとSN Iaの比を、一般の静止状態銀河の対照サンプルと比較し、相対的な頻度を評価した。
• スペクトルデータ（例：Floydsスペクトル）を分析し、重要な一時的イベントの赤方偏移と銀河環境を確認することで、分類の信頼性を向上させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PSおよびQBS銀河の中心に、TDE以外のどのような一時的イベントが見られるか？
• RQ2 PSおよびQBS銀河におけるTDEとType Ia超新星の相対的頻度は、一般の静止状態銀河と比べてどう異なるか？
• RQ3 Type Ia超新星がPSおよびQBS銀河のTDE探索にどれほど汚染を引き起こすか？
• RQ4 FZ18銀河内の未分類一時的イベントのうち、光度曲線の色や形状から見逃されたTDEである可能性があるものは存在するか？
• RQ5 分光学的に確認されたPS銀河と広い範囲のQBSサンプルとの間で、TDEとSN Iaの比はどのように異なるか？

主な発見

• QBS銀河の中心では、Type Ia超新星がTDEの8.3±0.2倍多く発生しており（95％信頼区間）、TDE調査において顕著な汚染が生じていることが示された。
• 分光学的に確認されたPS銀河では、TDEがType Ia超新星を2±0.6倍多く占めているが、サンプルサイズが小さい（カタログに50個の銀河しか存在しない）。
• QBS銀河におけるTDEとSN Iaの比は、一般の静止状態銀河の対照サンプルと比べて約2.7倍低いことから、宿主銀河の性質に特徴的な好みがあることが示唆された。
• ZTFデータを用いてFZ18銀河内で3つの未分類一時的イベントを同定したが、それらの光度曲線の色はTDEを否定しており、サンプル内で見逃されたTDEは顕著に存在しないことが示された。
• 分光学的に確認されたQBS銀河に限定したサンプルにしても、TDEとSN Iaの比は顕著に変化せず、全体の汚染推定値の妥当性が裏付けられた。
• 本研究では、FZ18カタログ全体を調査すればTDEが3倍多く発見される可能性があると推定したが、その際にはType Ia超新星の汚染が約16倍増加すると予想され、TDEの選別に大きな課題があることが浮き彫りになった。