[论文解读] The Disappearance of the Red Supergiant Progenitor of Supernova 2008bk

S. Mattila, S. J. Smartt+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 24, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 4

一句话总结

本研究通过展示爆炸后深成像中前身星的完全消失，证实了II-P型超新星SN 2008bk的前身星为红超巨星。利用欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）和新技术望远镜（NTT）在爆炸前后的多波段观测，作者提供了确凿证据，表明该前身星为一颗初始质量为8.5 ± 1.0 M☉的单颗M4型红超巨星，为核心坍缩超新星的下限质量阈值提供了最严格的约束之一。

ABSTRACT

Massive stars end their lives in spectacular supernova explosions. Identifying the progenitor star is a test of stellar evolution and explosion models. Here we show that the progenitor star of the supernova SN 2008bk has now disappeared, which provides conclusive evidence that this was the death of a red supergiant star.

研究动机与目标

• 通过爆炸后其消失的直接观测证据，确认SN 2008bk的前身星为红超巨星。
• 通过使用一个约束良好的前身星，验证恒星演化模型中核心坍缩超新星的质量阈值。
• 通过结合高分辨率爆炸前成像与深度爆炸后跟进观测，提高前身星质量估计的精度。
• 通过多波段天体测量匹配，验证大质量单星作为II-P型超新星前身星的身份。
• 通过确认在四个滤镜中前身星的消失，强化核心坍缩超新星8 M☉最小质量阈值的经验基础。

提出的方法

• 利用欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）获取SN 2008bk爆发位置的高质量爆炸前光学与近红外图像。
• 在2010年利用欧洲南方天文台新技术望远镜（NTT）上的EFOSC2和SofI仪器，在V、R、I、J、H和Ks滤镜下获取了深度爆炸后成像。
• 执行差分天体测量，精确对齐爆炸前与爆炸后图像，并在不同历元间匹配前身星位置。
• 进行光度分析，搜索在爆炸前检测到前身星的所有滤镜中，爆炸位置是否存在残余点源发射。
• 利用爆炸前数据的颜色与光度测量，将前身星分类为M4型红超巨星，初始质量为8.5 ± 1.0 M☉。
• 评估各滤镜的探测极限，以排除爆炸位置存在幸存恒星或残骸的可能性。

实验结果

研究问题

• RQ1 爆炸前成像中识别出的红超巨星是否为SN 2008bk的真实前身星？
• RQ2 该前身星是否在深度爆炸后成像中完全消失，从而确认其核心坍缩命运？
• RQ3 该前身星的初始质量是多少？与核心坍缩超新星的理论下限质量阈值相比如何？
• RQ4 在光学与近红外波段的多波段成像能否提供对前身星消失的明确确认？
• RQ5 该前身星是否为单星？其光谱类型与光度是否支持恒星演化模型的预测？

主要发现

• SN 2008bk的前身星在爆炸后成像任务所用的四个滤镜（I、J、H、Ks）中均被证实完全消失。
• 尽管积分时间极深且天体测量对齐精确，但在I、J、H或Ks波段均未检测到爆炸位置的显著点源发射。
• 爆炸后在V和R滤镜中对前身星的检测为边缘性，与超新星光度曲线的衰减一致，而非幸存恒星的信号。
• 爆炸前的天体被分类为M4型红超巨星，其光度与颜色与初始质量为8.5 ± 1.0 M☉的单星一致。
• 这是迄今为止约束最严密的前身星系统之一，涵盖光学与近红外波段的多波段光度测量。
• 前身星的消失提供了有力证据，表明SN 2008bk源于大质量单颗红超巨星的核心坍缩，证实了理论预测。