[论文解读] From Out of the Blue: Swift Links 2002es-like, 2003fg-like, and Early-Time Bump Type Ia Supernovae

W. B. Hoogendam, B. J. Shappee+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2023

Gamma-ray bursts and supernovaePhysics and Astronomy被引用 3

一句话总结

本研究分析了42颗具有Swift紫外光度测量的Ia型超新星，发现2002es型和2003fg型Ia型超新星表现出截然不同的紫外色指数演化，其在t = -10天时的UVM2-UVW1 > 1.0 mag，与正常Ia型超新星明显不同。这些特殊Ia型超新星还表现出早期光 light curve 的凸起以及双组分幂律上升，表明其独特的紫外色指数、早期凸起和光度差异之间可能存在一个连续的前身体演化序列。

ABSTRACT

We collect a sample of 42 SNe Ia with Swift UV photometry and well-measured early-time light curve rises and find that 2002es-like and 2003fg-like SNe Ia have different pre-peak UV color evolutions compared to normal SNe Ia and other spectroscopic subtypes. Specifically, 2002es-like and 2003fg-like SNe Ia are cleanly separated from other SNe Ia subtypes by UVM2-UVW1>=1.0~mag at 10 days prior to B-band maximum. Furthermore, the SNe Ia that exhibit non-monotonic bumps in their rising light curves, to date, consist solely of 2002es-like and 2003fg-like SNe Ia. We also find that SNe Ia with two-component power-law rises are more luminous than SNe Ia with single-component power-law rises at pre-peak epochs. Given the similar UV colors, along with other observational similarities, we discuss a possible progenitor scenario that places 2002es-like and 2003fg-like SNe Ia along a continuum and may explain the unique UV colors, early-time bumps, and other observational similarities between these objects. Ultimately, further observations of both subtypes, especially in the near-infrared, are critical for constraining models of these peculiar thermonuclear explosions.

研究动机与目标

• 研究早期Ia型超新星的紫外色指数演化，以识别表现出异常行为的亚型。
• 确定2002es型和2003fg型Ia型超新星是否在光谱分类之外还存在其他观测相似性。
• 探索特殊Ia型超新星中早期光曲线凸起与紫外色指数演化之间的关联。
• 评估双组分幂律光曲线拟合是否与预峰值阶段的光度增强相关。
• 提出一个统一的前身体情景，以解释2002es型和2003fg型Ia型超新星中独特紫外色指数、早期凸起和光度差异的共现现象。

提出的方法

• 从Swift获取了42颗Ia型超新星的紫外光度数据，其早期光曲线约束良好。
• 利用t = -10天时相对于B波段最大亮度的UVM2-UVW1色指数计算紫外色指数演化。
• 根据光曲线形态对Ia型超新星进行分类：单组分与双组分幂律上升，以及是否存在早期凸起。
• 比较不同光谱亚型的紫外色指数分布，重点关注2002es型和2003fg型Ia型超新星。
• 利用Na i D线测量和银河系消光模型估算宿主星系消光。
• 评估TESS及其他光度数据中的早期特征，包括凸起和非单调上升。

实验结果

研究问题

• RQ1 2002es型和2003fg型Ia型超新星在预峰值阶段是否表现出与正常Ia型超新星不同的紫外色指数演化？
• RQ2 特殊Ia型超新星中，早期光曲线凸起是否与紫外色指数演化存在相关性？
• RQ3 具有双组分幂律光曲线上升的Ia型超新星是否在预峰值阶段表现出比单组分上升更高的光度？
• RQ4 观测到的紫外色指数和早期光曲线特征能否由单一前身体情景解释？
• RQ5 宿主星系消光在塑造Ia型超新星观测紫外色指数分布中起什么作用？

主要发现

• 2002es型和2003fg型Ia型超新星在t = -10天时UVM2-UVW1 ≥ 1.0 mag（相对于B波段最大亮度）时，与其它Ia型超新星亚型清晰分离。
• 所有在其光曲线中表现出非单调早期凸起的Ia型超新星均被归类为2002es型或2003fg型。
• 具有双组分幂律光曲线上升的Ia型超新星在预峰值阶段比单组分上升的更明亮。
• 观测到的紫外色指数演化、早期凸起和光度差异表明，2002es型和2003fg型Ia型超新星之间可能存在一个连接其特征的前身体连续谱。
• 紫外色指数和光曲线形态的相似性暗示其具有共同的物理起源，尽管仍需更多近红外观测以约束前身体模型。
• 尽管某些凸起检测存在不确定性（如SN 2021zny），但大多数表现出早期凸起的Ia型超新星均一致被归类为2002es型或2003fg型。