[論文レビュー] A new determination of supernova rates and a comparison with indicators for galactic star formation

E. Cappellaro, R. Evans+1 more|ArXiv.org|Apr 18, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用数 97

ひとこと要約

本研究では、エヴァンズの長期的視覚的超新星（SN）調査の更新ログと写真撮影調査データを統合し、観測バイアスに対する経験的およびモデルベースの補正を適用することで、局所的超新星（SN）発生率の新しい決定がなされた。核崩壊型SN発生率と銀河色の強い相関が確認され、星族モデルの予測を裏付けた一方、FIR輝度とSFRとの間に普遍的な関連性は認められず、AGN宿主銀河におけるSN発生率の増加も確認されなかった。

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.

研究の動機と目的

• エヴァンズの長期的視覚的探索データを含む、利用可能な最大のSN調査データを統合することで、局所的超新星発生率の精度を向上させること。
• 特に傾斜したスパイラル銀河および銀河中心部において顕著な選択バイアスを補正するため、経験的およびモデルベースの補正手法を検証・比較すること。
• 統合色、FIR輝度、および核活動といったさまざまな銀河指標が、星形成率（SFR）のトレーサーとしての信頼性を評価すること。
• 活動銀河核（AGN）を有する銀河が、通常の銀河と比較して超新星発生率が高まっているかどうかを特定すること。
• FIR輝度が、さまざまな銀河タイプにわたって普遍的なSFRトレーサーとして有効かどうかを検証すること。

提案手法

• 1980年から1998年までのエヴァンズの視覚的SN探索ログと写真撮影SN調査データを統合し、これまでで最大のSN統計を構築した。
• 制御時間法を用いて、観測バイアスを経験的および理論的アプローチで補正することで、単位輝度当たりのSN発生率（SNu）を算出した。
• ハタノら（1998）のモデルを用いて、スパイラル銀河内のSNおよびダスト分布をシミュレートし、傾斜および中心部バイアスの補正効果を検証した。
• RC3銀河カタログとヴェロン＝チェッティ＆ヴェロンのAGNカタログを照合し、AGN宿主銀河内のSNを特定・分析した。
• 核崩壊型SN発生率と銀河の統合B–V色、FIR輝度（L_FIR）、および核活動を比較し、SFRとの相関関係を評価した。
• AGNと通常の銀河サンプル間の制御時間および輝度の差異に起因するバイアスを回避するため、統計的補正を施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SN調査における観測バイアスに対する経験的補正とモデルベース補正の両手法が、局所的SN発生率の推定に与える影響を比較するとどうなるか？
• RQ2 星族モデルの予測通り、核崩壊型SN発生率と銀河の統合色との間に有意な相関が認められるか？
• RQ3 FIR輝度（L_FIR）は、さまざまな銀河タイプにわたってSFRの普遍的トレーサーとして機能するか？
• RQ4 活動銀河核（AGN）を有する銀河は、通常の銀河と比較して超新星発生率が高まっているか？
• RQ5 銀河サンプル間の制御時間および輝度の差異が、SN発生率統計の解釈にどの程度影響を及ぼすか？

主な発見

• 核崩壊型超新星の更新された発生率は 0.5 ± 0.1 SNu であり、銀河進化モデルの予測と整合的で、より青い銀河色と相関していた。
• AGN宿主銀河におけるSN発生率は増加していない—全SNで 0.6 ± 0.1 SNu、核崩壊型SNで 0.4 ± 0.1 SNu—通常の銀河と同等の値であった。
• ハタノら（1998）のモデルは、傾斜および中心部バイアスに対して合理的な一次補正を提供するが、遠方銀河では過剰補正を示し、さらなる精錬が求められる。
• FIR輝度（L_FIR）は、核崩壊型SN発生率と相関しないため、若年星以外の複数の成分からの寄与を考慮すると、普遍的SFRトレーサーとしての有効性に疑問が呈された。
• AGN宿主銀河におけるSN検出率が高め（全SNの12％）であるのは、制御時間の長さと高い輝度のおかげであり、SFRの増加によるものではない。これは、補正なしの統計を用いるリスクを浮き彫りにした。
• 本研究では、AGNの核エンジンが宿主銀河の非核領域における星形成を顕著に促進しないことが確認された。