[论文解读] Optical Photometry of the Type Ia SN 1999ee and the Type Ib/c SN 1999ex in IC 5179

M. Stritzinger, M. Hamuy+15 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2002

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用 163

一句话总结

本文报告了在IC 5179星系中观测到的两颗超新星的高时间分辨率$UBVRIz$测光：Ia型超新星SN 1999ee和Ib/c型超新星SN 1999ex。研究识别出由于仪器响应函数不匹配导致的0.05 mag系统性测光偏差，利用光谱测光获得的S校正对这一偏差进行了修正，并表明此类误差可使消光修正后的峰值星等产生高达0.08 mag的宇宙学参数偏差。此外，该研究首次观测到Ib/c型超新星的激波爆发，发生在最大亮度前18天，为这些事件的致密星爆起源提供了支持。

ABSTRACT

We present UBVRIz lightcurves of the Type Ia SN 1999ee and the Type Ib/c SN 1999ex, both located in the galaxy IC 5179. SN 1999ee has an extremely well sampled lightcurve spanning from 10 days before Bmax through 53 days after peak. Near maximum we find systematic differences ~0.05 mag in photometry measured with two different telescopes, even though the photometry is reduced to the same local standards around the supernova using the specific color terms for each instrumental system. We use models for our bandpasses and spectrophotometry of SN 1999ee to derive magnitude corrections (S-corrections) and remedy this problem. This exercise demonstrates the need of accurately characterizing the instrumental system before great photometric accuracies of Type Ia supernovae can be claimed. It also shows that this effect can have important astrophysical consequences since a small systematic shift of 0.02 mag in the B-V color can introduce a 0.08 mag error in the extinction corrected peak B magnitudes of a supernova and thus lead to biased cosmological parameters. The data for the Type Ib/c SN 1999ex present us with the first ever observed shock breakout of a supernova of this class. These observations show that shock breakout occurred 18 days before Bmax and support the idea that Type Ib/c supernovae are due to core collapse of massive stars rather than thermonuclear disruption of white dwarfs.

研究动机与目标

• 获取位于邻近星系IC 5179中SN 1999ee和SN 1999ex的高时间分辨率、多波段光学测光，以研究其光变曲线特性。
• 调查并解决尽管使用相同本地标准星和色指数项，两台望远镜之间存在的系统性测光差异。
• 评估测光系统性偏差对利用Ia型超新星进行宇宙距离测量时的宇宙学参数估计的影响。
• 分析SN 1999ex的早期光变曲线，以探究Ib/c型超新星的本质，并检验致密星爆与热核爆炸模型。

提出的方法

• 使用多台望远镜获取SN 1999ee和SN 1999ex的$UBVRIz$测光数据，对后期图像应用星系减除以分离超新星的光度。
• 通过望远镜特定的色指数项和本地比较星，将测光数据归算至统一的标准系统。
• 构建仪器响应函数模型，并结合SN 1999ee的光谱测光数据，计算因测光系统不匹配而产生的S校正（星等校正）。
• 利用S校正修正两台望远镜之间的0.05 mag系统性偏差，从而提高测光精度。
• 通过拟合SN 1999ex的$B$波段光变曲线早期上升段，并与理论模型比较，推断激波爆发发生的时间。
• 将SN 1999ex的光变曲线和颜色演化与其它Ib/c型超新星进行比较，评估该类别的多样性。

实验结果

研究问题

• RQ1 当使用相同的标定星和色指数项时，为何两台望远镜之间会出现约0.05 mag的系统性测光偏差？
• RQ2 仪器响应函数不匹配如何影响Ia型超新星测光的准确性以及宇宙学参数估计？
• RQ3 Ib/c型超新星的早期测光能否揭示激波爆发？这对其前身星机制有何启示？
• RQ4 SN 1999ex的光变曲线和颜色演化与其他Ib/c型超新星相比如何？这揭示了何种前身星多样性？

主要发现

• SN 1999ee表现出较慢的光深衰减速率，$\Delta m_{15}(B) = 0.94 \pm 0.06$，属于最明亮的Ia型超新星之一。
• 宿主星系消光估计为$E(B-V) = 0.28 \pm 0.04$，由此得到的去红化峰值绝对星等为$M_B = -19.85 \pm 0.28$，$M_V = -19.87 \pm 0.26$，$M_I = -19.43 \pm 0.24$。
• 尽管经过标准数据处理，仍发现两台望远镜之间存在约0.05 mag的系统性测光偏差，其根源为仪器响应函数表征不完善。
• 通过光谱测光和响应函数建模获得的S校正成功修正了测光偏差，证明了精确表征仪器系统响应的必要性。
• $B-V$颜色变化0.02 mag可导致消光修正后$B$波段峰值星等出现0.08 mag的误差，凸显测光系统性偏差对宇宙学参数估计的潜在偏差风险。
• SN 1999ex的激波爆发发生在$B_{max}$前18天，为Ib/c型超新星的致密星爆起源提供了直接观测支持。