[论文解读] Swift Observations of X-ray supernovae

K. L. Li, C. S. J. Pun|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2011

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

一句话总结

本研究利用Swift卫星公开档案库，对超新星进行了系统性的X射线调查，采用自动化C++程序在6.5年的观测数据中识别出X射线明亮的超新星。该调查共检测到24个X射线可探测的超新星，其中包括三个新发现的天体——SN 1986L、SN 2003lx和SN 2007od，提供了关于X射线演化的重要数据，并验证了激波相互作用模型，特别是对像SN 2003lx这样具有约4.8×10⁴¹ erg s⁻¹亮度的Ia型超新星而言，其结果尤为关键。

ABSTRACT

We present a result of X-ray supernovae (SNe) survey using the Swift satellite public archive. An automatic searching program was designed to search X-ray SNe among all of the Swift archival observations between November 2004 and February 2011. Using the C++ program, 24 X-ray detectable supernovae have been found in the archive and 3 of them were newly-discovered in X-rays which are SN 1986L, SN 2003lx, and SN 2007od. In addition, SN 2003lx is a Type Ia supernova which may be the second X-ray detectable Type Ia after SN 2005ke (Immler et al. 2006). Calibrated data of luminous type Ib/c supernovae was consistent to the X-ray emission model done by Chevalier & Fransson (1994). Statistics about the luminosities and hardness ratio have been done to purpose of getting the X-ray emission features of the X-ray supernovae. The results from this work help investigating the X-ray evolution of SNe and developing similar X-ray SNe surveys in various X-rays missions.

研究动机与目标

• 在6.5年期间内，从Swift卫星公开档案数据中识别出X射线明亮的超新星。
• 开发并部署一种自动化C++程序，以高效筛选超过30,000次观测中的X射线超新星候选体。
• 增进对超新星中X射线辐射机制的理解，特别是星周介质激波相互作用与激波特发过程。
• 确认并表征新发现的X射线超新星，包括罕见的X射线明亮Ia型超新星SN 2003lx。
• 为未来的X射线超新星巡天提供关于X射线光度、谱硬化比和星周介质密度分布的统计洞察。

提出的方法

• 开发了一种自动化C++程序，用于查询Swift公开档案库，仅下载X射线事件文件以最小化资源消耗。
• 在16.7角分半径阈值内，对已知超新星位置（来自CfA档案库）与Swift观测进行角度交叉匹配。
• 利用xselect从合并观测中提取0.3–10 keV波段的X射线图像，并通过xrtexpomap生成的曝光图进行校正。
• 采用小波源探测（wavdetect），尺度范围为2至8，低阈值（5×10⁻⁶），以识别微弱X射线源。
• 应用10角秒的位置一致性标准，以确认超新星与X射线源的关联。
• 使用幂律模型和光度演化拟合进行光谱与光 light curve 分析，以检验理论模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 SN 2003lx的X射线光度及其演化特征如何？其是否存在X射线明亮Ia型超新星的证据？
• RQ2 所检测到的超新星的X射线光曲线与谱硬化比是否与Chevalier & Fransson（1994）提出的星周介质相互作用模型相符？
• RQ3 对Swift档案数据进行自动化数据挖掘是否能可靠地探测到X射线超新星，尤其是具有延迟发射特征的天体？
• RQ4 SN 2007od位置处X射线信号的意义是什么？其光曲线如何随时间演化？
• RQ5 观测到的X射线光度与谱指数在多大程度上支持理论星周介质密度分布与激波特发相互作用模型？

主要发现

• 该调查共识别出24个X射线可探测的超新星，其中包括三个新发现的天体：SN 1986L、SN 2003lx和SN 2007od。
• SN 2003lx为Ia型超新星，在0.3–2.0 keV波段具有高达~4.8×10⁴¹ erg s⁻¹的X射线光度，是此类超新星中X射线最明亮的天体之一。
• SN 2007od的X射线光曲线呈幂律衰减，指数约为−0.6，与Chevalier & Fransson（1994）理论预测的Lₓ ∝ t⁻⁰.⁶一致。
• SN 2003lx的X射线发射在爆发前未被ROSAT探测到，支持其为具有延迟X射线发射的Ia型超新星，其早期软X射线被致密壳层吸收。
• 对SN 1987A和SN 1993Jx的X射线光度进行了监测，其演化模式与星周介质相互作用模型一致。
• 统计分析表明，大多数X射线超新星的光度范围为10³⁹–10⁴¹ erg s⁻¹，其光谱可良好拟合为幂律模型，光子指数约为2，支持热辐射与非热辐射过程的主导作用。