[论文解读] Nearby supernova host galaxies from the CALIFA Survey: II. SN environmental metallicity

L. Galbany, V. Stanishev+17 more|arXiv (Cornell University)|Mar 25, 2016

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 133被引用 34

一句话总结

本研究利用CALIFA调查的积分场光谱，测量了近场超新星宿主星系（115个星系，142颗超新星）的局部和全局金属量。研究发现，Ia型、Ib/c型和II型超新星的气相金属量（12+log(O/H) ≈ 8.50 ± 0.02 dex）无显著差异，但定向搜寻存在偏向更高金属量的倾向，且Ib型超新星的局部金属量显著低于Ic型，支持Ib型的双星前身体模型，以及Ic型部分为单星风驱动剥离的模型。

ABSTRACT

The metallicity of a supernova (SN) progenitor, together with its mass, is one of the main parameters that rules their outcome. We present a metallicity study of 115 nearby SN host galaxies (0.00510 dex) by targeted searches. We also found no evidence that the metallicity at the SN location differs from the average metallicity at the GCD of the SNe. By extending our SN sample with published metallicities at the SN location, we studied the metallicity distributions for all SN subtypes split into SN discovered in targeted and untargeted searches. We confirm a bias toward higher host masses and metallicities in the targeted searches. Combining data from targeted and untargeted searches we found a sequence from higher to lower local metallicity: SN Ia, Ic, and II show the highest metallicity, which is significantly higher than SN Ib, IIb, and Ic-BL. Our results support the picture of SN Ib resulting from binary progenitors and, at least part of, SN Ic being the result of single massive stars stripped of their outer layers by metallicity driven winds. We studied several proxies of the local metallicity frequently used in the literature and found that the total host metallicity allows for the estimation of the metallicity at the SN location with an accuracy better than 0.08 dex and very small bias. In addition, weak AGNs not seen in total spectra may only weakly bias (by 0.04 dex) the metallicity estimate from integrated spectra. (abridged)

研究动机与目标

• 利用高分辨率空间分辨光谱测量附近超新星宿主星系的局部和全局气相金属量。
• 调查超新星位置的金属量是否显著不同于其星系中心半径处的平均金属量。
• 评估定向与非定向超新星搜寻策略对宿主星系中观测到的金属量分布的影响。
• 评估总星系金属量作为超新星位置局部金属量代理的可靠性。
• 探讨金属量在塑造不同超新星亚型（特别是Ib型和Ic型）观测特性中的作用。

提出的方法

• 利用CALIFA调查的积分场光谱（IFS）数据，对115个近场星系（0.005 < z < 0.03）获取空间分辨的发射线测量结果。
• 应用O3N2校准法（Marino et al. 2013）从发射线比值（R2 = [O II]λ3727/Hβ，R3 = [O III]λ4959,Hβ）推导气相金属量。
• 将超新星位置的金属量与同一星系中心半径处的平均金属量进行比较，以评估空间变化。
• 将CALIFA数据与文献中已发表的金属量数据相结合，扩展样本并研究不同超新星亚型的金属量分布。
• 评估总星系金属量作为局部超新星金属量代理的准确性，包括对弱AGN污染的校正。
• 分析超新星亚型比例（如Ibc/II）随金属量的变化，以推断前身体演化情景。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Ia型、Ib/c型和II型超新星前身体的位置，其局部气相金属量是否存在统计上显著的差异？
• RQ2 超新星位置的金属量是否系统性地不同于同一星系中心半径处的平均金属量？
• RQ3 超新星搜寻策略的选择（定向 vs. 非定向）如何影响宿主星系中观测到的金属量分布？
• RQ4 总星系金属量在多大程度上能准确估计超新星位置的局部金属量？
• RQ5 观测到的不同超新星亚型的金属量趋势对它们前身体系统的含义是什么？

主要发现

• 在Ia型、Ib/c型和II型超新星前身体之间，未发现局部气相金属量存在统计上显著的差异，三者均显示12+log(O/H) ≈ 8.50 ± 0.02 dex。
• 总星系金属量对局部超新星金属量的估计精度优于0.08 dex，且偏差极小，因此是可靠的代理指标。
• 在积分光谱中未被检测到的弱AGN可使总金属量估计产生高达0.04 dex的偏差。
• 定向搜寻显示出对更高宿主星系金属量和质量的偏向，与偏好大质量、高金属量星系的选择效应一致。
• Ib型超新星发生在显著更低的局部金属量环境中，支持Ib型的双星前身体模型，以及Ic型至少部分为单星风驱动剥离的模型。
• 随着金属量增加，Ibc型与II型超新星的比例下降，这主要由Ib型较低的金属量驱动，进一步支持其具有不同的前身体通道。