[논문 리뷰] Flaring, Dust Formation, And Shocks In The Very Slow Nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a)

E. Aydi, Laura Chomiuk외 26명|arXiv (Cornell University)|2019. 03. 21.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 큰 셰르블라 대은하계의 매우 느린 초신성 ASASSN-17pf를 다루며, 여러 번의 광학적 폭발이 점차 증가하는 속도로 연속적인 질량 방출 사건과 관련되어 있음을 밝혀냈다. 이는 변화하는 흡수선으로 확인된다. 폭발 후 125일째에 광학적 폭발이 광학적 대기층 팽창과 먼지 형성과 동시에 발생하며, 반복적인 방출로 인한 충격파가 느린 초신성에서 감마선 방출과 먼지 생성을 이끄는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

We present a detailed study of the 2017 eruption of the classical nova ASASSN-17pf (LMCN 2017-11a), which is located in the Large Magellanic Cloud, including data from AAVSO, ASAS-SN, SALT, SMARTS, SOAR, and the Neil Gehrels Swift Observatory. The optical light-curve is characterized by multiple maxima (flares) on top of a slowly evolving light-curve (with a decline time, t2> 100 d). The maxima correlate with the appearance of new absorption line systems in the optical spectra characterized by increasing radial velocities. We suggest that this is evidence of multiple episodes of mass-ejection with increasing expansion velocities. The line profiles in the optical spectra indicate very low expansion velocities (FWHM ∼ 190 km s−1), making this nova one of the slowest expanding ever observed, consistent with the slowly evolving light-curve. The evolution of the colors and spectral energy distribution show evidence of decreasing temperatures and increasing effective radii for the pseudo-photosphere during each maximum. The optical and infrared light-curves are consistent with dust formation 125 days post-discovery. We speculate that novae showing several optical maxima have multiple mass-ejection episodes leading to shocks that may drive γ-ray emission and dust formation

연구 동기 및 목표

• 느린 초신성에서 다수의 광학적 폭발이 발생하는 물리적 메커니즘을 이해하기 위해 질량 방출 및 충격 형성의 맥락을 고려한다.
• 스펙트럼 특징, 광도곡선 폭발, 그리고 광학적 대기층의 효과적 온도와 반경 변화 간의 관계를 조사한다.
• 다중 파장 광도곡선을 활용하여 매우 느린 초신성에서 먼지 형성의 시기와 성격을 규명한다.
• 반복적인 질량 방출과 고에너지 방출(예: 감마선) 간의 연관성을 고전적 초신성에서 탐색한다.
• 세밀한 스펙트로스코픽 및 광도측정 분석을 통해 방출 물질의 운동학적 특성과 에너지 특성을 규명한다.

제안 방법

• ASAS-SN, SALT, SMARTS, SOAR, Swift에서 확보한 다중 에포크 광학, 자외선, 근적외선 광도측정을 통해 광도곡선의 변화를 추적한다.
• Chiron 및 SOAR에서 확보한 고해상도 광학 스펙트로스코피를 통해 도랑 속도와 선형형태를 측정하고, 폭발 기간 동안 새로운 흡수 특징을 식별한다.
• 스펙트럼 에너지 분포(Spectral Energy Distribution, SED) 모델링을 통해 폭발 기간 동안 효과적 온도와 광학적 대기층 반경의 변화를 추론한다.
• 광도곡선 분석을 통해 붕괴 시간 상수(t2 > 100 d)를 결정함으로써 질량이 큰 백색왜성과 느린 방출 물질을 나타낸다.
• 폭발 시기와 새로운 흡수 시스템의 출현 간의 상관관계 분석을 통해 연속적인 질량 방출 사건을 유추한다.
• 색상 변화와 적외선 과잉을 이용한 먼지 형성 분석을 통해 발견 후 125일째에 먼지 형성이 시작됨을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ASASSN-17pf의 광도곡선에서 관측된 다수의 광학적 폭발은 무엇에 의해 발생하는가?
• RQ2 폭발은 스펙트럼에서 증가하는 도랑 속도를 보이는 새로운 흡수 특징과 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ3 폭발 사건과 광학적 대기층의 온도 및 반경 변화 간의 관계는 무엇인가?
• RQ4 이 매우 느린 초신성에서 먼지는 언제, 어떤 조건에서 형성되는가?
• RQ5 느린 초신성에서 반복적인 질량 방출이 충격파를 생성하여 감마선 방출과 먼지 생성을 이끄는가?

주요 결과

• ASASSN-17pf는 관측된 바에서 가장 느리게 팽창하는 초신성 중 하나이며, 방출선의 반폭(FWHM)이 약 190 km s−1이다.
• 광학적 광도곡선은 느리게 감소하는 배경 위에 다수의 폭발을 보이며, 이는 질량이 큰 백색왜성(MWD < 1.0 M⊙)과 관련되어 있음을 시사한다.
• 각 폭발은 스펙트럼에서 새로운 흡수 특징의 출현과 연관되어 있으며, 도랑 속도가 증가함으로써 연속적인 질량 방출 사건을 나타낸다.
• 폭발 기간 동안 스펙트럼 에너지 분포는 광학적 대기층 팽창을 나타내며, 효과적 온도는 감소하고 효과적 반경은 증가한다.
• 적외선 과잉과 광학 및 근적외선 광도곡선의 색상 변화를 바탕으로, 먼지 형성이 발견 후 125일째에 시작됨을 확인하였다.
• 저자들은 반복적인 질량 방출이 충격파를 생성하며, 이는 감마선 방출과 먼지 생성을 이끄는 원인이 될 수 있다고 추측한다. 이는 다수의 방출 사건이 고에너지 및 먼지 생성 과정과 연결되어 있음을 시사한다.