[論文レビュー] VLT Spectropolarimetry Of The Type Ia SN 2005ke A Step Towards Understanding Subluminous Events

F. Patat, Peter Höflich+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2012

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 96被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、SN 2005keにおけるVLT分光偏光観測を3つのエポックで実施し、強力で赤方向に増加する連続スペクトル偏光（最大0.7%）と、連続スペクトルおよびSi II λ6355線の両方に共通する主要な偏光軸を明らかにした。データは、全体的な非対称性（約15%の非対称性）を示す遅延爆発モデルと整合的であり、急速に回転する単一降着白色矮星または二重降着合体のいずれかと一致しており、核標準型SNe Iaとは区別される。

ABSTRACT

We performed optical spectropolarimetric observations of the subluminous Type Ia SN2005ke at 3 epochs (days -8, -7, and +76). The explosion properties are derived by comparing the data to explosion and radiation transfer models. The SN shows polarimetric properties that are very similar to the only other subluminous event for which spectropolarimetry is available, i.e. SN1999by. The data present a very marked dominant axis, which is shared by both the continuum and lines such as SiII 6355, suggesting that the relatively large, global asymmetry is common to the photosphere and the line-forming region. The maximum polarization degree observed in the SiII 6355 absorption reaches 0.39+/-0.08%. At variance with what is seen in core-normal Type Ia, SN2005ke displays significant continuum polarization, which grows from the blue to the red and peaks at about 7000 A, reaching ~0.7%. The properties of the polarization and flux spectra can be understood within the framework of a subluminous delayed-detonation (DD), or pulsating DD scenario, or WD mergers. The difference in appearance with respect to core-normal SNe Ia is caused by low photospheric temperatures in combination with layers of unburned C, and more massive layers of the products of explosive C and O burning. The comparatively high level of continuum polarization is explained in terms of a significant global asymmetry (~15%), which is well reproduced by an oblate ellipsoidal geometry. Our results suggest that SN2005ke arose either from a single-degenerate system in which the WD is especially rapidly rotating, close to the break-up velocity, or from a double-degenerate merger. Based on the current polarization data, we cannot distinguish between these two possibilities.

研究の動機と目的

• 分光偏光法を用いて亜標準型Type Ia超新星の爆発幾何学的構造を調査すること、特にSN 2005keに焦点を当てる。
• 亜標準型SNe Iaが核標準型SNe Iaと比較して特徴的な偏光特性を示すかどうかを特定すること。
• 偏光およびフラックススペクトルに基づいて、前身星シナリオ（単一降着または二重降着）を制約すること。
• 観測された偏光が、非球形幾何学を有する流体力学的放射線輸送モデルによって説明可能かどうかを検証すること。
• 未燃焼炭素および質量の大きな爆発的燃焼生成物層が、偏光およびスペクトル的特徴に与える役割を調査すること。

提案手法

• Bバンド最大光度から−8.6、−7.6、+76日目の3つのエポックで、SN 2005keの光学的分光偏光観測を実施した。
• VLTのFORS1装置を用い、Wollastonプリズムと半波長板を組み合わせて、3300–8600 Åの波長域でストークスパラメータ（QおよびU）を測定した。
• バイアス補正、フラットフィールド補正、波長校正を標準的手順で実施し、RMS誤差は約0.7 Åであった。
• 宿主銀河の後退速度（1463 km s⁻¹）を用いて、スペクトルを静止系に補正した。
• 非球形幾何学、特に扁平楕円体を想定した、連続スペクトルと偏光スペクトルの観測値と放射線輸送モデルを比較した。
• 未燃焼炭素およびC/O燃焼生成物の質量層を組み込んだ、亜標準型遅延爆発（DD）またはパルス的DDシナリオを用いて爆発モデルを構築した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN 2005keのような亜標準型Type Ia超新星は、核標準型SNe Iaと比較して特徴的な偏光シグネチャーを示すか？
• RQ2 SN 2005keで観測された強力で赤方向に増加する連続スペクトル偏光の起源は何か？
• RQ3 観測された偏光およびフラックススペクトルは、遅延爆発や白色矮星合体シナリオのような非球形爆発モデルによって再現可能か？
• RQ4 低光度光球温度および未燃焼炭素層は、亜標準型SNe Iaの偏光特性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 SN 2005keで観測された全体的な非対称性（約15%）は、急速に回転する単一降着白色矮星または二重降着合体と整合的か？

主な発見

• SN 2005keは、連続スペクトルおよびSi II λ6355吸収線の両方に共通する主要な偏光軸を示しており、爆発幾何学的構造に全体的な非対称性が存在することを示している。
• Si II λ6355線における最大偏光度は0.39 ± 0.08%に達し、SN 1999byなど他の亜標準型イベントと整合的である。
• 連続スペクトル偏光は青から赤へ増加し、約7000 Åでピークに達し、値は約0.7%に達する。これは核標準型SNe Iaで観測される≤0.2%と顕著に高い。
• 高い連続スペクトル偏光は、全体的な非対称性（約15%）に起因し、遅延爆発モデルにおける扁平楕円体幾何学で良好に再現された。
• 亜標準型SNe Iaでは強い線偏光が観測されないのは、酸素やチタンなどの中間質量元素が広い速度範囲にわたり広がった生成物が、光球全体を遮蔽しているためである。
• 観測された偏光およびスペクトル的特徴は、標準的な核標準型モデルよりも、未燃焼炭素およびC/O燃焼生成物の質量層を含む亜標準型遅延爆発またはパルス的DDシナリオによって最もよく説明される。