[论文解读] Multi-color Optical and NIR Light Curves of 64 Stripped-Envelope Core-Collapse Supernovae

Bianco, F. B., Modjaz, M.+7 more|arXiv (Cornell University)|May 6, 2014

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 142

一句话总结

本研究展示了迄今为止最全面的64个低红移贫氢核心坍缩超新星（SNe）的多波段光学与近红外（NIR）光曲线，数据采集于2001至2009年期间，使用弗雷德·L·惠普尔天文台的模板减除测光法，以最大限度减少宿主星系污染。其主要贡献在于识别出明显的颜色趋势——特别是SN Ic-bl在r′−i′波段表现出极窄的颜色分布（σ = 0.01 mag），以及在r′−i′与V−H颜色空间中存在清晰分离——表明通过测光法对SN亚型进行分类是可行的，尤其在未来的NIR巡天中更具潜力。

ABSTRACT

We present a densely-sampled, homogeneous set of light curves of 64 low redshift (z < 0.05) stripped-envelope supernovae (SN of type IIb, Ib, Ic and Ic-bl). These data were obtained between 2001 and 2009 at the Fred L. Whipple Observatory (FLWO) on Mt. Hopkins in Arizona, with the optical FLWO 1.2-m and the near-infrared PAIRITEL 1.3-m telescopes. Our dataset consists of 4543 optical photometric measurements on 61 SN, including a combination of UBVRI, UBVr'i', and u'BVr'i', and 2142 JHKs near-infrared measurements on 25 SN. This sample constitutes the most extensive multi-color data set of stripped-envelope SN to date. Our photometry is based on template-subtracted images to eliminate any potential host galaxy light contamination. This work presents these photometric data, compares them with data in the literature, and estimates basic statistical quantities: date of maximum, color, and photometric properties. We identify promising color trends that may permit the identification of stripped-envelope SN subtypes from their photometry alone. Many of these SN were observed spectroscopically by the CfA SN group, and the spectra are presented in a companion paper (Modjaz et al. 2014). A thorough exploration that combines the CfA photometry and spectroscopy of stripped-envelope core-collapse SN will be presented in a follow-up paper.

研究动机与目标

• 整理一个均匀、高采样密度的贫氢核心坍缩超新星测光数据集，以支持统计分析。
• 通过使用模板减除成像技术，解决以往研究中的局限性，以减少宿主星系污染。
• 实现在不完全依赖光谱学的情况下，对SN Ib、Ic和IIb亚型进行测光分类。
• 通过识别测光判据，为未来大规模暂现源巡天（如LSST）提供支持，实现对SN类型的识别。
• 为结合测光与光谱学研究超新星前身星和爆炸机制奠定基础。

提出的方法

• 2001至2009年间，利用弗雷德·L·惠普尔天文台1.2米望远镜和PAIRITEL 1.3米望远镜，获取了光学（UBVRI，u′BVr′i′）和近红外（JHKs）测光数据。
• 对除最孤立的SNe外的所有天体，均采用图像模板减除法以去除宿主星系光污染。
• 利用标准星进行测光定标，并通过与文献数据交叉验证。
• 采用光曲线拟合与颜色-颜色分析，比较不同SN亚型的特性，重点关注峰值亮度与颜色演化。
• 整合M14（Modjaz et al. 2014）的光谱数据，以验证测光趋势的可靠性。
• 通过与D11（Drout et al. 2011）的对比评估数据质量，识别出宿主星系污染是以往研究中存在差异的主要原因。

实验结果

研究问题

• RQ1 多波段光学与近红外光曲线能否在测光上区分SN Ib、Ic、IIb和Ic-bl亚型？
• RQ2 测光颜色趋势（特别是r′−i′与V−H）在不同贫氢核心坍缩超新星光谱亚型中如何变化？
• RQ3 宿主星系污染在多大程度上影响测光光曲线？应如何最小化其影响？
• RQ4 所观测到的颜色分布能否用于无需光谱学的超新星光谱分类，尤其是在未来的广角巡天中？
• RQ5 SN Ic-bl的统计特性（如峰值星等、颜色弥散度）如何？与其他亚型相比有何差异？

主要发现

• 本数据集包含64个贫氢核心坍缩超新星的4,543个光学测光点与2,142个近红外测光点，是迄今规模最大的同类数据集。
• SN Ic-bl在峰值时刻表现出极为狭窄的r′−i′颜色分布，标准差仅为0.01 mag，平均值为−0.025 mag。
• 在r′−i′与V−H颜色空间中观察到清晰分离，SN Ic-bl比SN Ib和Ic更蓝，尽管由于样本量有限（Ic为n=2，Ic-bl为n=2），该结论在峰值附近仍受限制。
• 与先前研究（D11）的差异归因于宿主星系污染，因D11未使用模板减除法，导致其测光结果在峰值时比本研究结果亮达一个星等。
• 本研究识别出若干具有异常颜色行为的超新星，包括SN 2005la与SN 2006jc（光谱上已知与周围星周物质发生相互作用），以及SN 2005kl（光谱正常但测光异常）。
• 本数据集首次发表了27个超新星的测光数据，并为另外37个已有研究的超新星提供了额外的多波段数据，显著扩展了可用的测光资源。