[论文解读] Discovery of an Unusual Optical Transient with the Hubble Space Telescope

K. Barbary, Dawson, K. S.+28 more|USF Scholarship Repository (University of San Francisco)|Sep 10, 2008

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 3

一句话总结

本文报告了哈勃空间望远镜在巡天中发现的SCP 06F6，这是一种不寻常的光学暂现源，其亮度在约100天内上升至峰值视星等约21.0，随后逐渐变暗，且在该位置未探测到宿主星系或前身星，其3σ极限分别为i775 ≥ 26.4和z850 ≥ 26.1，表明通量至少增加了120倍。该暂现源的光变曲线和光谱与已知现象（如微引力透镜或标准变星）不符，提示其可能代表一类新的稀有银河系或河外暂现源。

ABSTRACT

We present observations of SCP 06F6, an unusual optical transient discovered during the Hubble Space Telescope Cluster Supernova Survey. The transient brightened over a period of ~100 days, reached a peak magnitude of ~21.0 in both i_775 and z_850, and then declined over a similar timescale. There is no host galaxy or progenitor star detected at the location of the transient to a 3 sigma upper limit of i_775 = 26.4 and z_850 = 26.1, giving a corresponding lower limit on the flux increase of a factor of ~120. Multiple spectra show five broad absorption bands between 4100 AA and 6500 AA and a mostly featureless continuum longward of 6500 AA. The shape of the lightcurve is inconsistent with microlensing. The transient's spectrum, in addition to being inconsistent with all known supernova types, is not matched to any spectrum in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) database. We suggest that the transient may be one of a new class.

研究动机与目标

• 识别并表征在哈勃空间望远镜星系团超新星巡天中发现的不寻常光学暂现源SCP 06F6。
• 通过分析其光变曲线、光谱及宿主环境，特别是其宿主星系或前身星的不可见性，确定SCP 06F6的本质。
• 通过将其测光和光谱特性与理论模型及现有数据库对比，排除微引力透镜、超新星及已知变星等已知暂现现象。
• 基于其独特的光变曲线和光谱特征，评估SCP 06F6是否代表一类新的天体物理暂现源，可能为银河系或河外起源。
• 评估SCP 06F6是否为一种罕见的、此前未被探测到的白矮星或其他致密天体的可能性，依据其光谱形态及其在SDSS数据库中缺失的事实。

提出的方法

• 利用哈勃空间望远镜先进巡天相机（ACS）进行多 epoch 测光，以追踪SCP 06F6在i775和z850波段中约100天内的光变曲线。
• 利用凯克/LRIS、甚大望远镜/FORS2及昴星团/FOCAS进行光谱观测，获取该暂现源在多个观测历元下的详细光谱特征。
• 利用HST/ACS进行深度成像，以搜寻宿主星系或前身星，于暂现源位置设定3σ上限：i775 ≥ 26.4 和 z850 ≥ 26.1。
• 使用多项式校准与最小二乘拟合方法，将暂现源光谱与SDSS光谱数据库进行互相关，以识别光谱类比物，并对重叠区域（3500–6200 Å）应用红移校正。
• 将光变曲线与点源透镜的理论微引力透镜光变曲线进行模型对比，评估峰值放大倍数和半高全宽（FWHM）。
• 分析光变曲线中的颜色演化，特别是第8和第9个历元之间，以评估源结构或差异放大是否可解释与标准微引力透镜模型的偏差。

实验结果

研究问题

• RQ1 鉴于其光变曲线宽广且峰值放大倍数高，SCP 06F6是否与微引力透镜事件一致？
• RQ2 该暂现源的异常光谱具有什么特征？其光谱显示4000至6000 Å波段内存在宽而圆滑的吸收特征，无发射线。
• RQ3 为何在该暂现源位置即使在深度极限下也未探测到宿主星系或前身星？
• RQ4 该暂现源是否代表一类新的天体物理暂现源，可能涉及一颗冷却的白矮星或其他稀有天体？
• RQ5 SDSS数据库中是否存在已知的光谱类比物？若无，这是否意味着此类天体极为稀有或极其暗淡？

主要发现

• SCP 06F6表现出宽广的光变曲线，半高全宽（FWHM）约为100天，远长于典型高放大倍数微引力透镜事件中仅数小时的持续时间。
• 该暂现源在i775和z850波段的峰值视星等均约为21.0，且在其位置未探测到宿主星系或前身星，3σ极限分别为i775 ≥ 26.4 和 z850 ≥ 26.1，表明通量至少增加了120倍。
• 该暂现源的光谱在4000至6000 Å波段呈现宽而圆滑的吸收特征，具有红化的连续谱，与DQp型白矮星相似，但在特征间距上存在显著差异，且缺乏紫外发射。
• 即使在测试线性和二次校准函数并调整波长拟合范围后，SDSS数据库中仍未找到令人信服的光谱匹配，表明该暂现源的光谱与数据库中任何已知天体均不相似。
• 该暂现源的颜色演化，特别是第8和第9个历元之间，表明存在差异放大或源结构，这与简单的点源微引力透镜模型不一致。
• 综合其宽广的光变曲线、高倍数峰值放大（3σ下限约120倍）以及宿主星系或前身星的缺失，微引力透镜解释极不可能成立，提示SCP 06F6可能代表一类新的稀有天体物理暂现源。