[논문 리뷰] VLT Spectropolarimetry of the optical transient in NGC300. Evidence for asymmetry in the circumstellar dust

F. Patat, Justyn R. Maund외 5명|arXiv (Cornell University)|2009. 08. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 55인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 VLT 스펙트로폴라미메트리를 사용하여 NGC300 OT2008-1의 내재 연속분포 투과성 투과성의 비대칭 먼지 산산이 산란되는 것을 탐지하였다. 관측된 투과성(48일째에 6.8%)은 일정한 위치각 68.6°를 보이며, 은하의 나선다리와는 다름을 보여, 이는 비대칭적인 항성주변 물질에 의한 먼지 산산이 산란됨을 시사하며, 수천 AU 내에서 최소 4×10⁻⁵ M⊙의 비대칭 먼지가 존재함을 시사한다.

ABSTRACT

AIMS: The main goal of this work is to study possible signs of asymmetry in the bright optical transient in NGC300, with the aim of getting independent information on the explosion mechanism, the progenitor star and its circumstellar environment. METHODS: Using VLT-FORS1 we have obtained low-resolution optical linear spectropolarimetry of NGC300 OT2008-1 on two epochs, 48 and 55 days after the discovery, covering the spectral range 3600--9330A. RESULTS: The data show a continuum polarization at a very significant level. At least two separate components are identified. The first is characterized by a strong wavelength dependency and a constant position angle (68.6+/-0.3 degrees), which is parallel to the local spiral arm of the host galaxy. The second shows a completely different position angle (151.3+/-0.4) and displays a mild but statistically significant evolution between the two epochs. While the former is identified as arising in the interstellar dust associated with NGC300, the latter is most likely due to continuum polarization by dust scattering in the circumstellar environment. No line depolarization is detected in correspondence of the most intense emission lines, disfavoring electron scattering as the source of intrinsic polarization. This implies a very small deviation from symmetry in the continuum-forming region. Given the observed level of intrinsic polarization, the transient must be surrounded by a significant amount of dust (>4x10^-5 Msun), asymmetrically distributed within a few thousand AU. This most likely implies that one or more asymmetric outflow episodes took place during the past history of the progenitor.

연구 동기 및 목표

• NGC300 OT2008-1의 항성주변 환경에서의 비대칭성을 투과성 분석을 통해 조사하기.
• 관측된 투과성에 기여하는 간성간 및 항성주변 기여를 구분하기.
• 변동의 기원이 되는 항성주변 먼지의 기하학적 구조와 질량을 제약하기.
• 전자 산산이 아닌 먼지 산산이 내재 투과성의 주요 원인인지 테스트하기.
• 투과성 비대칭성으로부터 기원 항성의 진화 역사 유추하기.

제안 방법

• 48일과 55일째에 VLT-FORS1을 사용하여 저해상도의 광학 선형 스펙트로폴라미메트리를 확보하였다.
• 스펙트럼 범위는 3600–9330 Å를 포함하여 파장에 따른 투과성 분석이 가능하도록 하였다.
• 스토크스 매개변수(I, Q, U, V)를 측정하여 스펙트럼 전역에서 투과도와 위치각을 유도하였다.
• 약한 투과성과 먼지 클라우드의 선형 초월을 가정하여, 벡터의 덧셈 모델을 적용하여 투과성 성분을 분해하였다.
• 먼지의 파장 의존성 투과성 행동을 모델링하기 위해 세르코프스키 법칙을 사용하였으며, λmax와 Pmax를 자유 매개변수로 삼았다.
• 다중 산산이 산란되는 매체를 통한 투과된 빛의 전파를 모델링하기 위해 머플러 행렬 형식을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC300 OT2008-1에서 관측된 연속분포 투과성의 기원은 간성간인지 항성주변인지?
• RQ2 투과성 위치각이 파장에 따라 변하는가? 이는 서로 다른 성질을 가진 다수의 먼지 성분을 시사하는가?
• RQ3 내재 투과성은 전자 산산인지 먼지 산산인지에 기인하는가?
• RQ4 관측된 투과성을 유도하기 위해 필요한 비대칭 분포 먼지의 최소 질량은 얼마인가?
• RQ5 투과성 특성은 기원 항성의 과거의 폭발적 활동에 대해 무엇을 드러내는가?

주요 결과

• 48일째에 관측된 강한 파장 의존성 연속분포 투과성 6.8%는 일정한 위치각 68.6° ± 0.3°를 보였다.
• 이 투과성은 간성간 먼지가 아니라 항성주변 먼지에 의한 산산이기로 기인되며, 이는 변동의 위치와 일치하고 은하의 나선다리와는 다름을 보여준다.
• 간성간 성분은 나선다리 방향 151.3° ± 0.4°에 일치하며, 별개의 외부 먼지 스크린과 일치한다.
• 강한 발광선에서 선의 분극화가 관측되지 않아, 전자 산산이 내재 투과성의 주요 원인임을 배제할 수 있다.
• 항성주변 환경에 필요한 먼지 질량은 ≥4×10⁻⁵ M⊙이며, 수천 AU 내에서 비대칭적으로 분포되어 있다.
• 비대칭성은 기원 항성에서의 최소한 한 번의 과거 비대칭 폭발 사건이 있었음을 암시한다.