[论文解读] Early Time Light Curves of 18 Bright Type Ia Supernovae Observed with TESS

Michael Fausnaugh, P. Vallely+19 more|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2019

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用 13

一句话总结

本研究分析了TESS前六个观测扇区中18颗Ia型超新星的早期光曲线，通过幂律拟合搜索伴星存在的迹象。结果表明，大多数超新星的光度上升行为符合火球模型（通量随t²上升），并对伴星半径给出了保守的上限——六颗超新星的伴星半径小于25 R☉，四颗小于4 R☉，表明TESS要么能探测到矮星伴星，要么能强烈约束单激发源前身星模型。

ABSTRACT

We present early time light curves of 18 Type Ia supernovae observed in the first six sectors of TESS data. Nine of these supernovae were discovered by ASAS-SN, four by ATLAS, four by ZTF, and one by extit{Gaia}. For eight of these objects with sufficient dynamic range ($>$3.0 mag from detection to peak), we fit power law models and search for signatures of companion stars. Most of our sources are consistent with fireball models where the flux increases $\propto t^2$, while two display a flatter rise with flux $\propto t$. We do not find any obvious evidence for additional structure such as multiple power law components in the early rising light curves. Assuming a favorable viewing angle, we place conservative upper limits on the radii of any companion stars of less than 25 R$_\odot$ for six supernovae and less than 4 R$_\odot$ for 4 supernovae. If such systems are commonplace, the odds of non-detection in this sample are 38\% for companions $\gtrsim$25\,R$\odot$ and 52\% for companions $\gtrsim$4\,R$\odot$. Based on the examples in this work, we expect that TESS will either detect emission from a dwarf companion during its initial two year survey, or place stringent limits on single-degenerate progenitor models.

研究动机与目标

• 研究TESS前六个扇区观测到的18颗明亮Ia型超新星的早期光曲线。
• 通过幂律拟合，在上升光曲线上搜索伴星存在的迹象。
• 在有利的视线几何条件下，对潜在伴星半径设定上限。
• 评估TESS两年巡天中探测到矮星伴星发射的可能性及其对前身星模型的启示。
• 评估TESS是否能够探测到伴星的辐射，或排除单激发源情景。

提出的方法

• 从TESS对18颗Ia型超新星在扇区1至6的观测中获取早期光曲线。
• 对上升光曲线进行幂律拟合，以表征通量随时间的变化。
• 评估与t²幂律上升的偏差，以检测可能的额外成分（如伴星辐射）。
• 在假设有利视线方向和已知光度约束的前提下，计算伴星半径的保守上限。
• 使用统计似然比估算在存在特定大小伴星的情况下非探测到的概率。
• 将观测数据与理论火球模型相结合，以解释早期辐射行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ia型超新星的早期光曲线是否表现出偏离t²幂律上升的特征，从而指示伴星辐射？
• RQ2 基于TESS观测，单激发源系统中潜在伴星半径的上限是多少？
• RQ3 若此类系统普遍存在，TESS在两年巡天中探测到矮星伴星辐射的可能性有多大？
• RQ4 观测到的光曲线在多大程度上支持火球模型，而非包含额外早期辐射成分的模型？
• RQ5 这些非探测结果对单激发源前身星系统普遍性的约束程度如何？

主要发现

• 在18颗超新星中，有8颗具有足够动态范围（>3.0 mag）的样本显示通量随t²上升，与火球模型一致。
• 两颗超新星表现出更平缓的上升，通量随t增加，提示可能偏离标准火球行为。
• 光曲线中未发现多个幂律成分或额外早期辐射结构的明确证据。
• 对于六颗超新星，在有利视线几何下，伴星半径的保守上限小于25 R☉。
• 对于四颗超新星，在相同假设下，伴星半径的保守上限小于4 R☉。
• 在本样本中，非探测概率为38%（当伴星≥25 R☉时）和52%（当伴星≥4 R☉时），表明TESS对这类系统具有强敏感性。