[논문 리뷰] The rate of Supernovae from the combined sample of five searches

E. Cappellaro, M. Turatto외 5명|arXiv (Cornell University)|1996. 11. 22.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 4인용 수 24

한 줄 요약

이 연구는 아시아고, 크림, OCA, 칼란-톨로로, 에반스의 시각적 조사 등 다섯 개의 초신성(SN) 조사에서 데이터를 통합하여 제어 시간 방법을 사용해 개선된 SN 율 추정치를 도출한다. 7,773개의 은하에 걸쳐 110개의 SNe를 융합하고 탐지 편향을 보정함으로써, 저연성은하에서 가장 높은 SN 율을 기록한다(형태 II는 0.88 SNu), 반면 SN Ib/c는 이전에 생각했던 것보다 희귀하다(0.16 SNu)며, 어두운 하위군(예: 1987A 유사 SN II)은 총 율의 20–30% 기여한다.

ABSTRACT

With the purpose to obtain new estimates of the rate of supernovae we joined the logs of five SN searches, namely the Asiago, Crimea, Cal{á}n-Tololo and OCA photographic surveys and the visual search by Evans (the sample counts 110 SNe). We found that the most prolific galaxies are late spirals in which most SNe are of type II (0.88 SNu). SN Ib/c are rarer than SN Ia (0.16 and 0.24 SNu, respectively), ruling out previous claims of a very high rate of SNIb/c. We also found that the rate of SN Ia in ellipticals (0.13 SNu) is smaller than in spirals, supporting the hypothesis of different ages of the progenitor systems in early and late type galaxies. Finally, we estimated that even assuming that separate classes of faint SN Ia and SN II do exist (SNe 1991bg and 1987A could be the respective prototypes) the overall SN rate is raised only by 20-30%, therefore excluding that faint SNe represent the majority of SN explosions. Also, the bright SNIIn are intrinsically very rare (2 to 5% of all SNII in spirals).

연구 동기 및 목표

• 여러 독립적인 SN 조사에서의 데이터를 통합하여 초신성(SN) 율 추정치의 통계적 정밀도를 향상시키기 위해.
• 이전 연구들을 초월하여 총 표본 크기를 증가시켜 SN 율 측정의 불확실성을 줄이기 위해.
• 특히 핵 부근 및 기울어진 나설파라 은하에서의 초신성 탐지에 대한 체계적 편향을 식별하고 보정하기 위해.
• 어두운 또는 이례적인 SN 하위군(예: 1987A 유사 SN II, 1991bg 유사 SNe Ia, SNe IIn)이 전체 SN 율에 기여하는 정도를 평가하기 위해.
• SN Ib/c 율이 이전에 보고된 것보다 높을 수 있다는 가설을 검증하고, 초기형과 후기형 은하 간의 원천 별개 연령 차이가 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 아시아고, 크림, OCA, 칼란-톨로로, 에반스의 시각적 조사에서의 관측 로그를 융합하였다.
• 각 은하당 효과적인 감시 시간을 계산하기 위해 제어 시간 방법을 적용하여 이질적인 조사 간 일관된 율 추정이 가능하도록 하였다.
• 두 가지 주요 탐지 편향을 정량화하고 보정하였다: 먼 은하의 핵 부근에서의 SN 탐지 감소와 기울어진 후기형 나선파라 은하에서의 탐지 감소.
• RC3 카탈로그의 은하 분류를 사용하여 SNe를 형태 유형(은하형, 나선파라 등)에 할당하여 율 분석을 수행하였다.
• 프로토타입 SNe(예: 어두운 SN II의 경우 1987A, 어두운 SNe Ia의 경우 1991bg)를 기반으로 하위군을 가정하여 각기 다른 빛의 세기와 탐지 가능성을 갖는 별개의 하위군으로 간주하였다.
• 모든 은하형과 비교할 수 있도록 100년당 10^10 L_sun당 초신성 율(SNu)을 계산하여 율을 표준화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 탐지 편향을 보정한 후, 후기형 나선파라 은하에서의 형태 II 초신성 율은 얼마인가?
• RQ2 SN Ib/c 율은 SN Ia 율과 비교해 어떻게 되며, 이전 추정치를 초과하는가?
• RQ3 어두운 SN 하위군(예: 1987A 유사 SN II, 1991bg 유사 SNe Ia)이 총 초신성 율에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 SNe IIn은 얼마나 흔한가, 높은 빛의 세기를 지닌다 해도 전체 SN II 폭발의 몇 퍼센트를 차지하는가?
• RQ5 은하형 은하에서의 초신성 율은 나선파라 은하보다 유의미하게 낮은가, 이는 원천 별개 연령의 차이를 뒷받침하는가?

주요 결과

• 후기형 나선파라 은하에서의 형태 II 초신성 율은 0.88 SNu이며, 이는 초신성의 가장 활발한 주체임을 나타낸다.
• 후기형 나선파라 은하에서의 SN Ib/c 율은 0.16 SNu이며, 이는 SN Ia(0.24 SNu)보다 희귀하다는 것을 의미하며, 매우 높은 Ib/c 율이라는 주장은 배제된다.
• 은하형 은하에서의 SN Ia 율은 0.13 SNu이며, 나선파라 은하보다 유의미하게 낮다. 이는 후기형 은하에서 원천 별개 연령이 더 어린다는 것을 뒷받침한다.
• 1987A 유사 어두운 SN II와 1991bg 유사 어두운 SNe Ia가 별개의 하위군으로 존재한다고 가정하더라도, 총 초신성 율은 오직 20–30% 증가할 뿐이다.
• 나선파라 은하에서의 SNe IIn의 본질적 율은 0.01–0.03 SNu로 추정되며, 이는 전체 SN II 폭발의 2–5%에 불과함을 의미한다. 이는 관측된 SN II의 약 20%를 차지하지만 말이다.
• 7,773개의 은하에 걸쳐 110개의 SNe를 포함한 통합 표본은 현재까지 가장 큰 초신성 율 데이터셋을 제공하며, 통계적 불확실성을 크게 감소시켰다.