[论文解读] Photometric observations and modeling of type IIb supernova 2008ax

D. Yu. Tsvetkov, I. M. Volkov+3 more|ArXiv.org|Oct 22, 2009

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 1被引用 3

一句话总结

本研究对IIb型超新星SN 2008ax进行了长达320天的广泛UBVRI测光观测，利用基于13 M⊙原行星体（该星体已损失大部分氢包层）的流体动力学模型，通过STELLA代码对光变曲线进行建模。该模型较好地再现了观测到的峰值亮度和光变曲线形状，尤其在V波段表现良好；然而早期光变曲线在U/B波段存在差异，提示尚有改进空间。结果证实SN 2008ax为典型的IIb型超新星，其V波段绝对星等峰值为-17.45等。

ABSTRACT

CCD UBVRI photometry is presented for type IIb SN 2008ax for about 320 days. The photometric behavior is typical for core-collapse SNe with low amount of hydrogen. The main photometric parameters are derived and the comparison with SNe of similar types is reported. Preliminary modeling is carried out, and the results are compared to the observed light curves. The main parameters of the hydrodynamical models are close to those used for SN IIb 1993J.

研究动机与目标

• 获取并分析SN 2008ax在爆发后320天内的高时间分辨率UBVRI测光光变曲线。
• 将SN 2008ax的测光行为与其它IIb、Ib和Ic型超新星进行比较，评估其在该类超新星中的典型性。
• 利用基于13 M⊙原行星体（已损失大部分氢包层）的流体动力学模型，通过STELLA代码对观测到的光变曲线进行建模。
• 评估模型参数（如⁵⁶Ni质量、爆发能量及原行星体半径）与SN 1993J等著名超新星的参数一致性。
• 探讨光变曲线演化（包括紫外凹陷与颜色变化）对原行星体演化与爆发机制的启示。

提出的方法

• 使用斯洛伐克、俄罗斯和美国多个天文台的50–100 cm望远镜（包括2米Faulkes北望远镜）进行CCD UBVRI测光。
• 由于星系背景强且不均匀，采用NGC 4490的档案ING图像作为模板进行图像减法处理。
• 相对于一组具有已校准UBVRI波段星等的局部标准星，采用PSF拟合测光法。
• 通过Sloan到Johnson-Cousins的转换，将测光数据与P08和R09数据交叉验证，确保滤波器一致性。
• 利用STELLA代码对光变曲线进行建模，该代码将隐式流体动力学与时间依赖、多组分非平衡辐射转移相耦合。
• 采用Woosley et al. 1994的模型13C（总质量3.8 M⊙，半径600 R⊙，⁵⁶Ni质量0.11 M⊙，爆发能量1.5×10⁵¹ erg）进行合成光变曲线计算。

实验结果

研究问题

• RQ1 SN 2008ax的测光演化与其它IIb型超新星相比如何？在光变曲线形状、峰值亮度和颜色演化方面有何异同？
• RQ2 基于13 M⊙原行星体且氢包层显著损失的流体动力学模型，在多大程度上能再现SN 2008ax的观测UBVRI光变曲线？
• RQ3 SN 2008ax的关键测光参数（如峰值星等、衰减速率、颜色演化）为何？与SN 1993J和SN 2002ap相比有何异同？
• RQ4 为何观测与模型在早期光变曲线（特别是U和B波段）之间存在差异？
• RQ5 光变曲线中的紫外凹陷及随后的上升趋势对原行星体结构或爆发机制有何启示？

主要发现

• SN 2008ax的绝对V波段峰值星等为-17.45等，处于典型IIb型超新星的亮度范围，略暗于SN 1993J和SN 1999ex，但与SN 2002ap相近。
• 模型光变曲线在V波段与观测结果高度一致，尤其在V波段表现最佳，R和I波段也获得合理拟合。
• 模型计算的U和B波段早期峰值比实际观测更亮，表明早期演化存在不匹配，可能源于模型假设或光学厚度效应。
• 颜色演化显示最大亮度后迅速红化，约100天后B-V和V-R趋于恒定，而R-I仅出现轻微红化，与峰值后稳定下降阶段一致。
• U波段光变曲线呈现先下探后上升的特征，与SN 1993J相似，提示其可能源于喷出物中H和He的再结合过程，存在共同的物理机制。
• 与P08和R09数据的对比显示，R和I波段拟合良好；U和B波段存在中等差异，可能源于Sloan到Johnson-Cousins系统转换过程中的误差。