[论文解读] An Alternative Symbiotic Channel to Type Ia Supernovae

Guoliang Lv, Chunhua Zhu+2 more|ArXiv.org|Mar 15, 2009

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用 4

一句话总结

本文提出了一种Ia型超新星（SNe Ia）的替代共生通道，其中一颗红巨星伴星具有非球对称的恒星风和致密的赤道盘，可实现向碳氧白矮星的稳定质量转移，避免经历共同包层阶段。该模型预测银河系中的形成速率为1.03×10⁻³至2.27×10⁻⁵ yr⁻¹，延迟时间范围为0.07至5 Gyr，SN 2006X和SN 2002ic的前身星可通过喷射物扫掠赤道盘中的尘埃得到解释。

ABSTRACT

By assuming an aspherical stellar wind with an equatorial disk from a red giant, we investigate the production of Type Ia supernovae (SNe Ia) via symbiotic channel. We estimate that the Galactic birthrate of SNe Ia via symbiotic channel is between $1.03 imes 10^{-3}$ and $2.27 imes 10^{-5}$ yr$^{-1}$, the delay time of SNe Ia has wide range from $\sim$ 0.07 to 5 Gyr. The results are greatly affected by the outflow velocity and mass-loss rate of the equatorial disk. Using our model, we discuss the progenitors of SN 2002ic and SN 2006X.

研究动机与目标

• 研究在共生红巨星系统中，具有赤道盘的非球对称恒星风是否能实现向白矮星的稳定质量转移，避免共同包层阶段。
• 评估该通道作为Ia型超新星显著来源的可行性，尤其在标准模型预测形成速率较低的背景下。
• 解释像SN 2006X和SN 2002ic这样的Ia型超新星所观测到的星周（CS）环境，特别是低速Na I吸收和小粒径尘埃的存在。
• 通过变化风参数，量化该替代共生通道在银河系中的Ia型超新星形成速率和延迟时间分布。
• 基于质量损失率、风各向异性和先前的热核爆发，识别SN 2006X和SN 2002ic的合理前身星系统。

提出的方法

• 采用快速双星演化代码（Hurley et al. 2002）模拟WD+RG系统的演化，其中次星演化至第一巨星支（FGB）或渐近巨星支（AGB）阶段。
• 引入一种非球对称恒星风模型，其在赤道平面具有增强的质量损失，依据共生巨星相比场星巨星具有更高质量损失率和旋转速度的观测结果。
• 利用射电、毫米/亚毫米及IRAS数据的观测约束，估算增强的质量损失率（为场星巨星的3–30倍）和赤道风密度。
• 模拟轻微氢壳燃烧事件产生的高速喷射物与致密赤道盘之间的相互作用，模拟尘埃颗粒尺寸减小及喷射物减速过程。
• 通过群体合成方法估算该通道在银河系中的Ia型超新星形成速率和延迟时间分布，变化喷流速度和质量损失率。
• 将模型预测与SN 2006X（低速Na I吸收、多重尘埃壳层）和SN 2002ic（星周环境）的观测特征进行比较，识别前身星候选。

实验结果

研究问题

• RQ1 在共生红巨星系统中，具有赤道盘的非球对称恒星风是否能稳定地将物质转移至白矮星，从而避免共同包层抛射？
• RQ2 该替代共生通道在银河系中的Ia型超新星形成速率预测为何？与观测值相比如何？
• RQ3 赤道风喷流速度和质量损失率的变化如何影响该通道中Ia型超新星的延迟时间分布？
• RQ4 SN 2006X所观测到的星周环境——特征为低速Na I吸收和小粒径尘埃——是否可由先前爆发扫掠的致密赤道盘解释？
• RQ5 何种前身星构型最能重现SN 2002ic的观测特征，特别是其星周环境？

主要发现

• 所提出的共生通道中，银河系Ia型超新星的形成速率范围为1.03×10⁻³ yr⁻¹（情形2）至2.27×10⁻⁵ yr⁻¹（情形6），具体取决于风参数。
• 双星形成与Ia型超新星爆发之间的延迟时间跨度极广，从约0.07至5 Gyr，结果对赤道风喷流速度和质量损失率高度敏感。
• SN 2006X的前身星最可能由一个具有致密赤道盘和先前轻微氢壳燃烧事件的WD+RG系统构成，其中喷射物扫掠并减缓盘中尘埃。
• SN 2006X的星周环境，包括低速Na I吸收和多个小粒径尘埃壳层，与赤道盘中尘埃形成与处理过程一致。
• SN 2002ic的前身星很可能是一个具有致密赤道盘的WD+RG系统，其星周环境主要源自该盘物质。
• 该模型表明，类似SN 2006X的Ia型超新星是稀有事件，单个情形的形成速率范围为∼0至2.5×10⁻⁵ yr⁻¹，其中情形2的形成速率最高，达2.5×10⁻⁵ yr⁻¹。