[論文レビュー] VLT Spectropolarimetry of the optical transient in NGC300. Evidence for asymmetry in the circumstellar dust

F. Patat, Justyn R. Maund+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 7, 2009

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 55被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、VLT分光偏光法を用いて、光学的増光天体NGC300 OT2008-1における固有連続スペクトル偏光を検出することで、周囲星周囲環境における非対称なダスト散乱を明らかにした。観測された偏光（48日目で6.8%）は、一定の位置角68.6°を示し、銀河の渦巻き腕とは明確に異なるため、非球形な周囲星周囲物質によるダスト散乱を示しており、数千年AU圏内に少なくとも4×10⁻⁵ M⊙の非対称ダストが存在することを示唆している。

ABSTRACT

AIMS: The main goal of this work is to study possible signs of asymmetry in the bright optical transient in NGC300, with the aim of getting independent information on the explosion mechanism, the progenitor star and its circumstellar environment. METHODS: Using VLT-FORS1 we have obtained low-resolution optical linear spectropolarimetry of NGC300 OT2008-1 on two epochs, 48 and 55 days after the discovery, covering the spectral range 3600--9330A. RESULTS: The data show a continuum polarization at a very significant level. At least two separate components are identified. The first is characterized by a strong wavelength dependency and a constant position angle (68.6+/-0.3 degrees), which is parallel to the local spiral arm of the host galaxy. The second shows a completely different position angle (151.3+/-0.4) and displays a mild but statistically significant evolution between the two epochs. While the former is identified as arising in the interstellar dust associated with NGC300, the latter is most likely due to continuum polarization by dust scattering in the circumstellar environment. No line depolarization is detected in correspondence of the most intense emission lines, disfavoring electron scattering as the source of intrinsic polarization. This implies a very small deviation from symmetry in the continuum-forming region. Given the observed level of intrinsic polarization, the transient must be surrounded by a significant amount of dust (>4x10^-5 Msun), asymmetrically distributed within a few thousand AU. This most likely implies that one or more asymmetric outflow episodes took place during the past history of the progenitor.

研究の動機と目的

• NGC300 OT2008-1の周囲星周囲環境における非対称性を偏光法を用いて調査すること。
• 観測された偏光のうち、銀河間と周囲星周囲の寄与を区別すること。
• 増光源の周囲のダストの幾何学的構造と質量を制約すること。
• 電子散乱とダスト散乱のどちらが固有偏光を支配しているかを検証すること。
• 偏光の非対称性から、前身星の進化歴史を推定すること。

提案手法

• 48日目および55日目に、VLT-FORS1を用いて低分解能の光学線形分光偏光測定が実施された。
• スルーレンジは3600–9330 Åをカバーしており、波長依存性の偏光解析が可能であった。
• ストークスパラメータ（I, Q, U, V）が測定され、スペクトル全域における偏光度および位置角が導出された。
• 弱い偏光とダストクラウドの線形重ね合わせを仮定し、ベクトル加算モデルを適用して偏光成分を分解した。
• ダストの波長依存性偏光挙動をモデル化するために、Serkowski則が用いられ、λmaxおよびPmaxを自由パラメータとした。
• 偏光光の多重散乱媒体を通過する際の伝播をモデル化するために、ムーゼル行列形式が採用された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC300 OT2008-1で観測された連続スペクトル偏光の起源は何か：銀河間か周囲星周囲か？
• RQ2 偏光の位置角は波長依存性を示すか：異なる性質を持つ複数のダスト成分を示唆するか？
• RQ3 固有偏光は電子散乱かダスト散乱によるものか？
• RQ4 観測された偏光を生じさせるために必要な非対称に分布するダストの最小質量は何か？
• RQ5 偏光特性は、前身星の過去の爆発的活動について何を示唆するか？

主な発見

• 増光後48日目に、6.8%の強い波長依存性連続スペクトル偏光が検出され、位置角は68.6° ± 0.3°で一定であった。
• この偏光は、銀河の渦巻き腕とは一致しないが、増光天体の位置と一致するため、周囲星周囲ダストによる散乱に起因するとされる。
• 渦巻き腕に一致する151.3° ± 0.4°の銀河間成分は、別個の外部ダストスクリーンと整合的である。
• 強い発光ラインで偏光の減少が観測されなかったため、電子散乱が固有偏光の主因である可能性は排除された。
• 周囲星周囲環境に必要なダスト質量は、少なくとも4×10⁻⁵ M⊙以上であり、数千年AU圏内で非対称に分布している。
• 非対称性は、前身星が少なくとも1回の非対称的噴出イベントを経験したことを示唆している。