[論文レビュー] VLBI observations of SN 2008iz I. Expension velocity and limits on anistrophic expansion

A. Brunthaler, I. Martí‐Vidal+10 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 40被引用数 30

ひとこと要約

本研究では、M82の超新星SN 2008izの最初のVLBI画像を提示し、約23,000 km s⁻¹の拡大する殻構造を明らかにした。これはシンクロトロン自己吸収（SSA）モデルが予測するよりも顕著に速い。この乖離は、SSAが主な吸収メカニズムではないことを示唆し、非対称性の兆候も示さないため、密度の高い分子雲の後ろに位置する対称的で、おそらくタイプIIの核心崩壊起源であると考えられる。視覚的減光量A_V ≈ 24.4 magである。

ABSTRACT

Contains fulltext : 83703.pdf (Author’s version preprint ) (Open Access) Contains fulltext : 83703.pdf (Publisher’s version ) (Open Access)

研究の動機と目的

• VLBIを用いてSN 2008izの拡張速度を測定し、電波放射モデルを検証すること。
• 電波殻の形態および運動論的特徴を分析して、爆発が非対称であったかどうかを特定すること。
• 爆発時刻を制約し、シンクロトロン自己吸収（SSA）が電波光曲線の形を決定づける役割を評価すること。
• X線放射度を測定し、密度の高い分子雲による吸収を評価すること。

提案手法

• 高感度アレイ（HSA）およびVLAを用いた22 GHzでのVLBI観測。位相リファレンシングおよびジオデシックキャリブレーションにより、1ミリアーキセコンド未塔の分解能を達成した。
• 1.4–43 GHzでのVLA観測により、広帯域電波スペクトルを構築し、スペクトルの折り返し点を特定した。
• Chevalier（1998）のSSAに基づくモデルを適用し、SSA支配下での期待される拡張速度を推定した。
• Chandra X線観測により、分子雲による減光を考慮した上でのX線放射の上限を設定した。
• クェーサーやM81*の核を用いた自己キャリブレーションおよび振幅・位相キャリブレーションにより、電離圏的および機器的影響を補正した。
• 自由自由吸収（FFA）を用いた電波光曲線のモデリングを行い、SSA予測と比較して主な吸収メカニズムを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 2008izの真の拡張速度は何か？ また、シンクロトロン自己吸収（SSA）モデルによる予測と比べてどうなるか？
• RQ2 VLBI画像における非対称な形態または運動論的特徴から、SN 2008izの爆発が非対称であったと示唆されるか？
• RQ3 電波光曲線の形を決定づける主な吸収メカニズム（SSA 対 FFA）は何か？
• RQ4 SN 2008izのX線放射度は何か？ 類似した年齢の既知の超新星（例：SN 1993J）と比べてどうか？
• RQ5 吸収する分子雲の吸収量は何か？ また、多波長観測可能性にどのように影響するか？

主な発見

• VLBI画像は、11か月の観測間隔をもって、約23,000 km s⁻¹で拡張するリング状構造を示している。
• 測定された拡張速度は、SSA支配下での予測値の約2倍に達しており、SSAが主な吸収メカニズムではないことを示唆している。
• 最も可能性の高い爆発日は2008年2月中旬であり、1月22日から3月24日までの間と制限されている。
• 非対称な拡張の証拠は見つからず、2回のVLBI観測で高い形態的類似性が確認され、対称的殻構造を支持する。
• VLAスペクトルは、折り返し周波数1.5 ± 0.1 GHz、光学的薄い領域におけるスペクトル指数-1.08 ± 0.08で、折り返しのある累乗法則に最もよく合う。
• この源は、水素原子密度5.4 × 10²² cm⁻²の分子雲の後ろに位置し、視覚的減光量24.4 magに相当する。これは、光学的およびX線的検出が行われない理由を説明している。