[논문 리뷰] The H alpha Galaxy Survey. III. Constraints on supernova progenitors from spatial correlations with H alpha emission

P. A. James, J. P. Anderson|ArXiv.org|2006. 02. 21.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 32인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 근접한 은하에서 초신성과 H𝛼 발광 간의 공간적 상관관계를 이용해 원천 유형을 제약한다: Type II 초신성의 40%가 H𝛼가 낮은 지역에서 기인하며, 이는 원천이 성간 형성 영역에서 탈출할 수 있음을 시사한다; Type Ib/c 초신성은 활성적인 별 형성과 강하게 상관되며, Type Ia 초신성은 지속적인 별 형성과 연관된 비율이 소수(≤42%)에 불과하여 즉각적이고 지연된 원천의 혼합이 있음을 시사한다.

ABSTRACT

Aims: We attempt to constrain progenitors of the different types of supernovae from their spatial distributions relative to star formation regions in their host galaxies, as traced by H alpha + NII line emission. Methods: We analyse 63 supernovae which have occurred within galaxies from our H alpha survey of the local Universe. Three statistical tests are used, based on pixel statistics, H alpha radial growth curves, and total galaxy emission-line fluxes. Results: Many more type II supernovae come from regions of low or zero emission line flux than would be expected if the latter accurately traces high-mass star formation. We interpret this excess as a 40% `Runaway' fraction in the progenitor stars. Supernovae of types Ib and Ic do appear to trace star formation activity, with a much higher fraction coming from the centres of bright star formation regions than is the case for the type II supernovae. Type Ia supernovae overall show a weak correlation with locations of current star formation, but there is evidence that a significant minority, up to about 40%, may be linked to the young stellar population. The radial distribution of all core-collapse supernovae (types Ib, Ic and II) closely follows that of the line emission and hence star formation in the their host galaxies, apart from a central deficiency which is less marked for supernovae of types Ib and Ic than for those of type II. Core-collapse supernova rates overall are consistent with being proportional to galaxy total luminosities and star formation rates; however, within this total the type Ib and Ic supernovae show a moderate bias towards more luminous host galaxies, and type II supernovae a slight bias towards lower-luminosity hosts.

연구 동기 및 목표

• 지역 은하 내 H𝛼 방출 성간 형성 영역과의 상대적 공간 분포를 분석하여 다양한 초신성 유형의 원천 집단을 제약하기 위해.
• H𝛼 방출이 고질량 별 형성을 정확히 추적하며, 청소년 성간 별 집단의 신뢰할 수 있는 대체 지표로 기능하는지 테스트하기 위해.
• 환경 상관관계를 이용하여 Type Ia 초신성의 즉각적 대비 지연 원천 기여도를 조사하기 위해.
• 특히 핵형 붕괴 및 Type Ia 사건에 대해 주 은하의 빛의 세기와 별 형성률에 따른 초신성 빈도의 편향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 63개의 근접 은하에서 초신성을 관측한 H𝛼 은하 조사에서 H𝛼 + [N II] 방출선 영상 데이터를 활용하여 별 형성 영역을 매핑하였다.
• 세 가지 통계적 검정을 적용: 픽셀 기반 상관관계 분석, H𝛼 및 초신성 분포의 반경 성장 곡선 비교, 총 은하 방출선 흡수율 상관관계.
• 정규화된 누적 반경 프로파일을 H𝛼 방출에 계산하고, 이를 초신성의 반경 분포와 비교하여 공간 정렬 정도를 평가하였다.
• SN 위치와 H𝛼 방출 영역 간의 상관관계 정도를 정량화하기 위해 NCRPVF(정규화된 누적 반경 프로파일의 가시광선 흡수율) 지표를 사용하였다.
• 초신성 유형(II, Ib/c, Ia)으로 분류하고, 국소(픽셀 수준) 및 전반적(총 흡수율) 통계를 이용하여 환경적 연관성을 분석하였다.
• 핵형 붕괴 초신성의 반경 분포를 H𝛼와 비교하여 중심 결손과 집중 경향을 탐지하기 위해 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Type II 초신성은 저H𝛼 또는 영역에서 통계적으로 유의미한 초과를 보이며, 이는 원천이 성간 형성 영역에서 탈출했을 가능성을 시사하는가?
• RQ2 Type Ib/c 초신성은 Type II 초신성에 비해 활성 별 형성 영역을 어느 정도 추적하는가?
• RQ3 Type Ia 초신성 중 지속적인 별 형성과 연관된 비율은 얼마이며, 이는 즉각적 및 지연 원천 집단이 혼합된 이중 모델을 지지하는가?
• RQ4 핵형 붕괴 초신성 빈도는 주 은하의 빛의 세기와 별 형성률에 따라 어떻게 변화하며, 고·저광도 은하에 대한 편향은 있는가?
• RQ5 H𝛼 방출은 모든 고질량 별 형성 영역을 신뢰할 수 있는 추적자로 기능하는가, 아니면 H𝛼에서 검출되지 않는 중요한 별 형성 영역이 존재하는가?

주요 결과

• Type II 초신성의 40%가 H𝛼가 낮거나 없는 영역에서 기인하며, 이는 그 원천의 상당 부분이 탄생지에서 탈출했을 가능성을 시사한다.
• Type Ib/c 초신성은 밝은 H𝛼 방출 영역의 중심과 강하게 공간 상관관계를 보이며, 이는 고질량 별 형성과의 밀접한 연관성을 시사한다.
• Type Ia 초신성은 전체적으로 H𝛼 방출과 약한 상관관계를 보이나, 42% (12개 중 5개)는 활성 별 형성 영역과 유의미한 상관관계를 보이며, 이는 소수의 원천이 '즉각적' 원천일 수 있음을 시사한다.
• 핵형 붕괴 초신성의 반경 분포는 H𝛼 반경 프로파일을 거의 정확히 따라가지만, Type II 초신성은 Type Ib/c 초신성에서 보이지 않는 중심 결손을 보인다.
• 핵형 붕괴 초신성 빈도는 주 은하의 빛의 세기와 별 형성률에 대해 약선형적으로 변화하지만, Type II 초신성은 약간의 저광도 은하 편향을 보이며, Type Ib/c는 중간 정도의 고광도 은하 편향을 보인다.
• Type Ia 초신성 빈도는 별 형성률보다 R-대역 은하 빛의 세기와 더 강하게 상관되며, 이는 오래된 별 집단의 기여가 우세함을 시사하지만, 소수의 경우는 청소년 집단과 연관될 수 있음을 시사한다.