[논문 리뷰] A new determination of supernova rates and a comparison with indicators for galactic star formation

E. Cappellaro, R. Evans외 1명|ArXiv.org|1999. 04. 18.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 1인용 수 97

한 줄 요약

이 연구는 Evans의 장기적 시각적 초신성(SN) 탐색 기록을 업데이트한 자료와 사진 기반 초신성 탐색 데이터를 융합하여 관측 편향에 대한 경험적 및 모델 기반 보정을 적용함으로써 국지적 초신성 비율을 새롭게 산정한다. 핵형광산 초신성 비율과 은하 색깔 간의 강한 상관관계를 확인하여 별 집단 모델의 예측을 뒷받침하며, 적외선 방출 빛세기(FIR luminosity)와 별 형성률(SFR) 간의 보편적 연관성이 없음을 밝히고, 활성은하핵(AGN)을 가진 은하에서 초신성 비율이 증가하지 않음을 확인한다.

ABSTRACT

We have computed new estimates of the local rates of supernovae (SNe) adding the updated log of Evans' visual search to our SN search database. In this way, we have accumulated the largest SN statistics ever assembled for this purpose. The new SN rates are corrected on an empirical basis for the bias in the inner regions of galaxies and that in inclined spirals. We also tested an alternative approach based on the simple model proposed by Hatano et al. (1998) for the SN and dust distribution in spirals. It turns out that, although the two approaches give similar average rates, the Hatano et al. model appears to overcorrect the SN rate of distant galaxies. We used these updated statistics to probe the SN rates with different tracers of the star formation activity in galaxies, namely integrated colors, infrared luminosities and nuclear activities. We found a clear relation between the core-collapse SN rate and the integrated galaxy color, which appears consistent with the prediction of galaxy evolutionary models. We also compared SN rates in galaxies with different L_FIR with unfavorable outcome, and we argue that L_FIR is not a universal measurement of SFR. Finally, we confirm that the SN rate is not enhanced in AGN host galaxies which indicates that the nuclear engine does not significantly stimulate the extranuclear SF.

연구 동기 및 목표

• Evans의 장기적 시각적 탐색 자료를 포함한 가장 넓은 범위의 초신성 탐색 데이터를 융합하여 국지적 초신성 비율의 정확도를 향상시키기.
• 특히 기울어진 나선은하와 은하 중심에서의 선택 편향에 대해 경험적 및 모델 기반 보정 방법을 비교·평가하기.
• 통합 색깔, FIR 빛세기, 핵 활동과 같은 다양한 은하 지표가 별 형성률(SFR)을 추적하는 데 얼마나 신뢰할 수 있는지 평가하기.
• 활동은하핵(AGN)을 가진 은하가 일반 은하에 비해 초신성 비율이 높은지 여부를 규명하기.
• 다양한 은하 유형 간에 보편적인 SFR 추적자로 FIR 빛세기의 타당성을 평가하기.

제안 방법

• 1980~1998년 기간 동안의 Evans의 시각적 초신성 탐색 기록과 사진 기반 초신성 탐색 자료를 융합하여 현재까지 가장 큰 초신성 통계 자료를 확보함.
• 관측 편향 보정을 위해 제어 시간 방법을 적용하여 단위 빛세기당 초신성 비율(SNu)을 계산하고, 경험적 및 이론적 접근을 통해 보정함.
• Hatano 등(1998)의 모델을 사용하여 나선파란 은하 내 초신성 및 먼지 분포를 시뮬레이션하고, 기울기 및 중심 편향 보정에 대한 효과를 시험함.
• RC3 은하 목록과 Véron-Cetty & Véron의 AGN 목록을 대조하여 AGN 주변 은하에서 발생한 초신성의 식별 및 분석을 수행함.
• 핵형광산 초신성 비율이 은하의 통합 B–V 색깔, FIR 빛세기(L_FIR), 핵 활동과 어떻게 관련되어 있는지 평가하기 위해 비교 분석을 수행함.
• AGN와 일반 은하 샘플 간의 제어 시간 및 빛세기의 차이를 통계적으로 보정하여 비율 추정치의 편향을 방지함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측 편향 보정에 있어 경험적 방법과 모델 기반 방법이 국지적 초신성 비율 추정에 어떻게 비교될 수 있는가?
• RQ2 별 집단 모델의 예측과 같이 核형광산 초신성 비율과 은하의 통합 색깔 간에 유의미한 상관관계가 존재하는가?
• RQ3 다양한 은하 유형 간에 FIR 빛세기가 별 형성률(SFR)의 보편적 추적자로 기능하는가?
• RQ4 활동은하핵(AGN)을 가진 은하가 일반 은하에 비해 초신성 비율이 높은가?
• RQ5 은하 샘플 간의 제어 시간 및 빛세기의 차이가 초신성 비율 통계의 해석에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• 핵형광산 초신성의 업데이트된 비율은 0.5 ± 0.1 SNu이며, 은하 진화 모델의 예측과 일치하며 더 파란 색의 은하와 상관관계가 있음.
• AGN 주변 은하에서의 초신성 비율은 증가하지 않음—모든 초신성의 경우 0.6 ± 0.1 SNu, 核형광산 초신성의 경우 0.4 ± 0.1 SNu이며, 일반 은하와 동일한 비율을 보임.
• Hatano 등(1998)의 모델은 기울기 및 중심 편향에 대해 합리적인 1차 보정을 제공하지만, 먼 은하에 대해서는 과도하게 보정하여 개선이 필요함을 시사함.
• FIR 빛세기(L_FIR)는 핵형광산 초신성 비율과 상관관계가 없으며, 젊은 별 외의 다양한 성분 기여로 인해 보편적인 SFR 추적자로 기능하지 못함을 시사함.
• AGN 주변 은하에서의 초신성 감지 비율이 높은 것은(전체의 12%) 더 긴 제어 시간과 더 높은 빛세기 때문이며, SFR 증가 때문이 아니며, 이를 보정하지 않은 통계 자료를 사용할 경우 오해의 위험이 있음을 강조함.
• 이 연구는 AGN의 핵 엔진이 주변 은하 영역의 별 형성 활동을 유의미하게 자극하지 않는다는 점을 확인함.