[论文解读] Constraints of age, distance and progenitor of the supernova remnant RX J0852-4622/GRO J0852-4642

B. Aschenbach, A. F. Iyudin+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用 15

一句话总结

本文利用X射线和伽马射线数据，特别是1.157 MeV的44Ti衰变谱线和潜在的26Al发射线，对年轻超新星遗迹RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642的年龄、距离和前身星类型进行了约束。研究发现其年龄约为680年，距离约为200 pc，支持核心坍缩超新星模型，前身星质量大于25 M⊙，并推测该事件可能因光度不足而被历史记录遗漏。

ABSTRACT

The discovery of the nearest young supernova remnant RXJ0852-4622/GROJ0852-4642 in the Galaxy by ROSAT and COMPTEL has been reported recently. Age and distance are determined to ~680 years and ~200 pc by the X-ray diameter and the gamma-ray line flux of radioactive 44Ti. Here we discuss the implications of the X-ray spectra and of the fact that 1.8 MeV gamma-ray line emission from the decay of 26Al has been measured from the Vela region with a certain fraction possibly associated with the new SNR. We estimate an uncertainty of the age of +-100 yrs for a fixed yield of 44Ti. The highest values of 44Ti yield provided by current supernova models give worst case upper limits of 1100 yrs for the age and of 500 pc for the distance. Also the unknown ionization stage of 44Ti adds to the uncertainty of age and distance which is atmost another 35% on top. Both the energy balance compiled for the remnant and yield predictions for 44Ti and 26Al by supernova models favour a core-collapse event. Two point sources have been found in the vicinity of the explosion center, either one of these might be the neutron star left by the supernova. If there is a neutron star the X-ray count- rates of the two point sources provide an upper limit of the blackbody surface temperature, which is very unlikely to exceed 3x10E5 K. The supernova might have been observed some 750+-150 yrs ago, but based on the data of SN1181, there is a realistic chance that it has been missed if the supernova was sub-luminous.

研究动机与目标

• 利用多波段观测确定年轻超新星遗迹RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642的年龄和距离。
• 通过分析44Ti和26Al的核合成产额并对比理论模型，评估超新星的前身星类型。
• 在考虑其潜在低光度性以及古代文献观测限制的前提下，评估该超新星事件在历史上的可见性。
• 通过X射线谱学研究44Ti的电离状态及其对年龄和距离估计的影响。

提出的方法

• 利用44Ti衰变产生的1.157 MeV伽马射线谱线通量，结合放射性衰变定律和角直径，假设其平均寿命为90.4年，估算年龄和距离。
• 应用类似Sedov的绝热膨胀模型，将激波速度、角直径和爆发能量关联起来，利用X射线谱温推断速度。
• 结合44Ti和26Al的伽马射线通量，获得与距离无关的年龄估计，并评估其与超新星爆发模型的一致性。
• 通过建模其电子捕获衰变速率来评估44Ti的电离状态，该状态会影响其有效寿命，从而影响年龄和距离的估算。
• 通过分析遗迹中心附近两个点源的X射线表面亮度和黑体温度约束，推断脉冲星的性质。
• 将观测到的44Ti和26Al产额与核心坍缩超新星和Ia型超新星模型的预测进行比较，以约束前身星类型。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于44Ti伽马射线谱线发射和X射线形态，RX J0852.0-4622/GRO J0852-4642超新星遗迹的年龄和距离是多少？
• RQ2 基于44Ti和26Al的核合成产额，该遗迹的前身星是否符合核心坍缩或Ia型超新星模型？
• RQ3 该超新星是否可能被历史文献记录？若可能，为何可能被遗漏？
• RQ4 44Ti的电离状态如何影响遗迹年龄和距离的推导？
• RQ5 遗迹中心附近X射线点源对脉冲星的存在性和温度提供了哪些约束？

主要发现

• 基于44Ti伽马射线谱线通量和角直径，RX J0852.0-4622的年龄被约束在约680年，不确定性为100年。
• 遗迹的距离估计为约200 pc，若在当前模型中44Ti产额达到最大值，其最坏情况上限可达500 pc。
• 观测到的44Ti产额和X射线谱支持核心坍缩超新星，前身星质量超过25 M⊙，在标准假设下排除了Ia型模型。
• 若Vela区域潜在的1.809 MeV 26Al谱线与该遗迹相关，则支持600–750年的年龄，进一步排除Ia型模型。
• 中心附近两个点源的X射线计数率表明，脉冲星表面温度最高不超过3 × 10⁵ K，这对一个700年历史的脉冲星而言异常偏低。
• 该超新星可能因光度不足而被历史记录遗漏，正如SN 1181的案例所示，尽管在有利条件下理论上可能肉眼可见。