[论文解读] Clearing the Smoke: Nebular Spectra of 100+ Type Ia Supernovae Exclude Single Degenerate Progenitors

M. A. Tucker, B. J. Shappee+16 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2019

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 21被引用 5

一句话总结

本研究分析了110颗Ia型超新星的226组星云期光谱，以检验前身体模型，未发现剥离伴星发射的证据。该研究对经典单简并星H-rich伴星情景中SNe Ia的比例设定了<5.6%的3σ观测上限，强烈排除该模型作为主导SNe Ia前身体通道的可能性。

ABSTRACT

We place statistical constraints on Type Ia supernova (SN Ia) progenitors using 226 nebular phase spectra of 110 SNe Ia. We find no evidence of stripped companion emission in any of the nebular phase spectra. Upper limits are placed on the amount of mass that could go undetected in each spectrum using recent hydrodynamic simulations. With these null detections, we place an observational $3\sigma$ upper limit on the fraction of SNe Ia that are produced through the classical H-rich non-degenerate companion scenario of $ < 5.6\%$. Additionally, we set a tentative upper limit on He star progenitor scenarios of $< 6.5\%$, although further theoretical modelling is required. As part of our analysis, we also derive a Nebular Phase Phillips Relation, which approximates the brightness of a SN Ia in the nebular phase using the peak magnitude and decline rate parameter $\Delta m_{15} (B)$.

研究动机与目标

• 利用星云期光谱检验Ia型超新星单简并前身体情景的可行性。
• 对单简并通道中H-rich或He星伴星可能产生的SNe Ia比例施加观测约束。
• 基于峰值星等和下降率，推导新的星云期Phillips关系，建立其与星云期亮度的关联。
• 利用流体动力学模拟估算星云光谱中不可检测质量的贡献。
• 通过分析大规模、同质的星云期光谱样本，增进对SNe Ia前身体系统的理解。

提出的方法

• 获取并分析了110颗Ia型超新星的226组星云期光谱，样本选择注重同质性与信噪比。
• 利用近期的流体动力学模拟，建模预期的剥离伴星发射，并推导每组光谱中未检测到质量的上限。
• 应用统计方法评估样本中未检测到伴星发射的总体缺失情况。
• 利用峰值星等（M_B）和下降率（Δm₁₅(B)）校准星云期Phillips关系，以预测星云期光度。
• 基于未检测到信号的结果，计算SNe Ia中具有H-rich伴星的分数的3σ上限。
• 对He星前身体情景进行评估，给出一个暂定上限，但需进一步理论建模支持。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ia型超新星的星云期光谱中是否存在剥离伴星的可检测发射？
• RQ2 有多少比例的SNe Ia可归因于经典单简并星情景中的H-rich非简并伴星？
• RQ3 能否利用峰值星等和Δm₁₅(B)推导出星云期Phillips关系，以预测星云期亮度？
• RQ4 流体动力学模拟如何为星云光谱中未检测到的质量提供上限信息？
• RQ5 星云光谱在多大程度上可对He星前身体情景进行约束？

主要发现

• 在分析的226组星云期光谱中，均未发现剥离伴星发射的证据。
• 对经典H-rich非简并伴星情景中SNe Ia比例的3σ观测上限为<5.6%。
• 对He星前身体情景设定了暂定上限<6.5%，但需进一步理论建模支持。
• 推导出一种新的星云期Phillips关系，可基于峰值星等和Δm₁₅(B)预测星云期亮度。
• 利用流体动力学模拟约束了每组光谱中最大未检测质量，提升了对微弱伴星信号的探测灵敏度。
• 结果强烈排除了以H-rich伴星为主的单简并星情景作为主导SNe Ia前身体通道的可能性。