[论文解读] 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 97

一句话总结

本研究通过结合埃文斯长期目视超新星巡天的更新记录与底片巡天数据，应用经验性与基于模型的校正方法以修正观测偏差，提出了本地超新星（SN）率的新测定。研究发现核心坍缩型超新星率与星系颜色存在强烈相关性，证实了恒星群体模型的预测；同时发现红外光度（FIR） luminosity 与恒星形成率（SFR）之间并无普遍关联，且在活动星系核（AGN）宿主星系中未观测到超新星率的增强。

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.

研究动机与目标

• 通过整合目前最大的超新星巡天数据，包括埃文斯长期目视搜索，以提高本地超新星率测定的准确性。
• 测试并比较在倾斜螺旋星系和星系中心区域中，针对选择性偏差的经验性与基于模型的校正方法。
• 评估各类星系指标（如综合颜色、FIR光度、核活动）作为恒星形成率（SFR）示踪器的可靠性。
• 确定与正常星系相比，活动星系核（AGN）宿主星系是否表现出增强的超新星率。
• 评估FIR光度是否可作为跨不同星型类型的普遍SFR示踪指标。

提出的方法

• 将埃文斯目视超新星搜索（1980–1998年）的记录与底片超新星巡天数据相结合，形成迄今最大的超新星统计样本。
• 应用控制时间法计算单位光度的超新星率（SNu），并采用经验与理论方法对观测偏差进行校正。
• 使用Hatano等人（1998）模型模拟螺旋星系中超新星与尘埃的分布，以检验其在修正倾斜与中心偏差方面的有效性。
• 将RC3星系星表与Véron-Cetty与Véron的AGN星表交叉比对，以识别并分析AGN宿主星系中的超新星。
• 将核心坍缩型超新星率与星系综合B–V颜色、FIR光度（L_FIR）及核活动进行比较，以评估其与SFR的相关性。
• 对AGN与正常星系样本之间控制时间与光度的差异应用统计校正，以避免率估计产生偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 在估计本地超新星率时，经验性与基于模型的观测偏差校正方法相比如何？
• RQ2 核心坍缩型超新星率与星系综合颜色之间是否存在显著相关性，如恒星群体模型所预测？
• RQ3 FIR光度是否可作为跨不同星型类型中恒星形成率的普遍示踪指标？
• RQ4 与正常星系相比，宿主为活动星系核（AGN）的星系中超新星率是否增强？
• RQ5 星系样本之间控制时间与光度的差异在多大程度上影响超新星率统计的解释？

主要发现

• 核心坍缩型超新星的更新率定为0.5 ± 0.1 SNu，与星系演化模型的预测一致，并与更蓝的星系颜色相关。
• AGN宿主星系中的超新星率未见增强——所有超新星的速率为0.6 ± 0.1 SNu，核心坍缩型超新星为0.4 ± 0.1 SNu，与正常星系中的速率一致。
• Hatano等人（1998）模型对倾斜与中心偏差提供了合理的初步校正，但对遥远星系存在过度校正，表明仍需进一步优化。
• FIR光度（L_FIR）与核心坍缩型超新星率无相关性，表明其并非普遍SFR示踪指标，原因在于其贡献不仅来自年轻恒星，还来自其他成分。
• AGN宿主中高比例的超新星探测率（占总超新星的12%）可由更长的控制时间与更高的光度解释，而非SFR增强，凸显了使用未经校正统计的潜在风险。
• 本研究证实，AGN中的核引擎并未显著刺激宿主星系非核区域的恒星形成。