[論文レビュー] The Disappearance of the Red Supergiant Progenitor of Supernova 2008bk

S. Mattila, S. J. Smartt+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、爆発後に撮影された深宇宙画像における完全な消滅を示すことにより、タイプII-P超新星SN 2008bkの前身星が赤超巨星であることを確認した。ESO VLTおよびNTTのマルチバンド前爆発および後爆発観測を用いて、著者らは前身星が初期質量8.5 ± 1.0 M☉の単一のM4赤超巨星であったという決定的証拠を提示した。これは、核崩壊型超新星の下限質量閾値に対する、最もきめ細かい制約の一つである。

ABSTRACT

Massive stars end their lives in spectacular supernova explosions. Identifying the progenitor star is a test of stellar evolution and explosion models. Here we show that the progenitor star of the supernova SN 2008bk has now disappeared, which provides conclusive evidence that this was the death of a red supergiant star.

研究の動機と目的

• 爆発後に直接観測された消滅の証拠を用いて、SN 2008bkの前身星が赤超巨星であることを確認すること。
• 正確に制約された前身星を用いて、星の進化モデルを検証し、核崩壊型超新星の質量閾値を検証すること。
• 高解像度の前爆発画像と深宇宙の後続観測を組み合わせることで、前身星質量推定の精度を向上させること。
• マルチウェーブバンドアストロメトリックマッチングを用いて、質量の大きな単一星がタイプII-P超新星の前身であることを検証すること。
• 4つのフィルタで前身星の消滅を確認することで、核崩壊型超新星の8 M☉最小質量閾値の実証的根拠を強化すること。

提案手法

• ESOの非常に大きな望遠鏡（VLT）を用いて、SN 2008bkの位置における高品質な前爆発光学および近赤外画像を取得した。
• 2010年にESOのニュー・テクノロジー望遠鏡（NTT）のEFOSC2およびSofIを用いて、V、R、I、J、H、Ksフィルタで深宇宙の後爆発画像を取得した。
• 前爆発および後爆発画像を正確に一致させるための微小アストロメトリを実施し、エポック間での前身星位置のマッチングを実現した。
• 前爆発時に前身星が検出されたすべてのフィルタで、爆発位置に残存する点源発光を探索するための光度測定分析を実施した。
• 前爆発データからの色および明るさの測定値を用いて、前身星を初期質量8.5 ± 1.0 M☉のM4赤超巨星として分類した。
• 各フィルタにおける検出限界を評価し、爆発位置に生存星または残骸が存在しないことを除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 前爆発画像で特定された赤超巨星が、SN 2008bkの真の前身星であったか？
• RQ2 前身星が深宇宙の後爆発画像から消え去ったか？ これは核崩壊の運命を確認するものである。
• RQ3 前身星の初期質量は何か？ そして、核崩壊型超新星の理論的下限質量閾値と比較するとどうなるか？
• RQ4 光学および近赤外波長域のマルチバンド画像は、前身星の消滅を明確に確認できるか？
• RQ5 前身星は単一星であるか？ そのスペクトル型および明るさは、星の進化モデルの予測を支持するか？

主な発見

• SN 2008bkの前身星は、後爆発画像キャンペーンで使用された4つのフィルタ（I、J、H、Ks）すべてで消え去ったことが確認された。
• 正確なアストロメトリック一致と長い積算時間にもかかわらず、I、J、H、KsバンドでSN位置に顕著な点源発光は検出されなかった。
• VおよびRフィルタでも前身星はわずかに後爆発後に検出されたが、これは生存星ではなく超新星の減光曲線に一致するものであった。
• 前爆発源は、初期質量8.5 ± 1.0 M☉のM4赤超巨星として分類され、明るさおよび色の両方が単一星と整合的であった。
• これは、光学および近赤外波長域のマルチバンド光度測定がなされた、これまでで最も正確に制約された前身星系の一つである。
• 前身星の消滅は、SN 2008bkが質量の大きな単一の赤超巨星の核崩壊によって生じたものであり、理論的予測を確認する強力な証拠を提供している。