[논문 리뷰] Rate of Repeating Tidal Disruption Events with 5--19 years interval constrained by CRTS and ZTF

Yujun Yao, Luming Sun외 4명|arXiv (Cornell University)|2026. 01. 19.

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한 줄 요약

이 논문은 CRTS 데이터를 체계적으로 탐색하여 ZTF TDE 샘플에서 5–19년 간격의 반복되는 TDE를 찾고, 두 편의 rTDE 후보를 확인하며, rTDE가 장기 평균에 비해 TDE 발생률을 2–3개의 주문량 증가를 시사하고 샘플의 25–60%가 잠재적으로 rTDE로 구성될 수 있다고 추정한다.

ABSTRACT

Statistics on tidal disruption events (TDEs) may be contaminated by repeating TDEs (rTDEs), which have been extensively discovered recently. However, the origin of rTDEs remains unclear. In addition, no statistical research on rTDEs with time intervals $>5$ years has been made yet. In this work, we searched for rTDEs with time intervals of 5--19 years using CRTS data in a sample of 16 ZTF BTS TDEs at $z<0.05$. We found 2 rTDE candidates, AT 2019azh and AT 2024pvu, with time intervals of 13.2 and 17.1 years, respectively. The peak luminosities of CRTS flares are close to those of ZTF flares. For the CRTS flare of AT 2024pvu, using GALEX UV observations near the peak, we measured a blackbody temperature of $\sim19500$ K, consistent with TDEs and higher than SNe. Moreover, we estimated the expected number of SNe in the sample to be $\lesssim0.08$, and hence the probability that both CRTS flares are SNe is only 0.3\%. Therefore, the possibility that both CRTS flares are SNe can be ruled out, and it is likely that both are TDEs. Using the two rTDEs, we inferred that the TDE rate is 2--3 orders of magnitude higher than the average over 5--19 years prior to TDE detection. Considering another two rTDEs with intervals of $\sim$2 years in the sample and possible rTDEs missed by CRTS, rTDEs with intervals of $<20$ years may account for 25\%--60\% of the TDE sample. We prefer to explain rTDEs as repeating partial TDEs. If so, the high fraction of rTDEs suggests that the observed optical TDE rate has been overestimated. However, the possibility of independent TDEs cannot be ruled out and requires future observational tests.

연구 동기 및 목표

• 5년 초과 간격의 반복 TDE(rTDE)를 정량화할 필요성을 제시하여 TDE 비율 통계의 편향을 피한다.
• 잘 정의된 TDE 샘플(ZTF BTS TDEs, z<0.05) 정의하고 CRTS 데이터에서 5–19년 전 플래어를 검색한다.
• CRTS 플래어의 특성을 평가하여 TDE와 SNe 또는 AGN 활동을 구분한다.
• rTDE 비율과 샘플 내 비율을 추정하고 TDE 비율 해석에 대한 시사점을 논의한다.

제안 방법

• z<0.05인 16개 ZTF BTS TDE 샘플을 CRTS 광곡선과 대조하여 5–19년 전 플래어를 찾는다.
• CRTS 플래어를 두 연속 데이터 포인트 이상인 >5σ 과다로 식별하고 AT 2019azh.I 및 AT 2024pvu.I로 표기한다.
• 가우시안 상승 및 멀리-파워 법칙 감소 광곡선 모델(GP 모델)로 CRTS 플래어를 특성화하고 MCMC로 적합하여 t_peak, L_V, 상승/하강 시간, BB 매개변수를 도출한다.
• GALEX UV 및 다중 밴드 데이터를 사용하여 플래어의 성질을 평가하고 TDE와 SNe를 구분하기 위한 SED 적합을 수행한다.
• SED에서 도출된 Mstar와 SFR로 호스트 은하의 예상 SN 비율을 추정하고 SNe에 대한 CRTS의 효과적 모니터링 기간(EMD)을 계산한다.
• 다른 상승/하강 시간척도를 고려하여 베이지안 추론으로 rTDE 비율을 추론하기 위해 TDE 광도 함수(LF)와 EMD를 계산한다.

Figure 1: Host-subtracted optical light curves of AT 2019azh and AT 2024pvu. The insert panels show the partial enlargement of the CRTS flares and the GP models that fit the data (MCMC). For AT 2024pvu, we labeled the observation time of GALEX using a green dashed line.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5년 초과 간격의 반복 TDE가 정의된 로컬 TDE 샘플에 존재하는가?
• RQ2 5–19년 간격을 고려할 때 rTDE의 비율과 전체 TDE 인구에 대한 기여도는 무엇인가?
• RQ3 ZTF TDE 호스트와 연관된 과거 CRTS 플래어를 TDE로 신뢰성 있게 식별할 수 있는가? SNe나 AGN/다른 변동원으로 구분되는가?
• RQ4 rTDE의 존재가 광학 TDE 비율 추정 및 호스트 특성에 따른 의존성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 확정되면 rTDE의 가능한 물리적 기원은 무엇인가(예: 반복 부분 TDE)?

주요 결과

• 두 개의 긴 간격 rTDE 후보를 발견: AT 2019azh.I(13.2년) 및 AT 2024pvu.I(17.1년).
• CRTS 플래어 특성(피크 광도 및 온도)이 TDE와 일치하고 SNe를 기원으로 배제한다.
• 샘플에서의 SN 혼입 확률은 매우 작다: 샘플에서의 예상 SN 탐지는 <0.08이며 두 CRTS 플래어가 SNe일 확률은 0.3%이다.
• 이 두 rTDE로 추정된 TDE 비율은 탐지 이전의 평균 5–19년 대비 2–3개의 주문량 증가이다.
• 대략 2년 간격의 추가 두 개의 후보 및 누락 가능성을 고려하면 20년 미만 간격의 rTDE가 TDE 샘플의 약 25%–60%를 차지할 수 있다.
• rTDE가 반복되는 부분 TDE라면 관측된 광학 TDE 비율이 과대평가될 수 있으며, 독립된 TDE는 배제할 수 없고 향후 검증이 필요하다.

Figure 2: (a): The UV to MIR SED of AT 2024pvu. Blue points are the host galaxy’s SED in the quiescent state, and black line is the best-fitting model from CIGALE with the minimum $\chi^{2}$ . We show the GALEX and Swift UV photometries using red pentagrams and red triangles, respectively. The latte