[论文解读] The H alpha Galaxy Survey. III. Constraints on supernova progenitors from spatial correlations with H alpha emission

P. A. James, J. P. Anderson|ArXiv.org|Feb 21, 2006

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 32被引用 40

一句话总结

本研究通过分析近邻星系中超新星与H𝛼发射线的空间相关性，对不同类型的超新星前身星进行约束：发现40%的II型超新星起源于低H𝛼区域，表明其前身星可能已逃离恒星形成区；Ib/c型超新星强烈追踪活跃的恒星形成，而Ia型超新星仅有一小部分（≤42%）与正在进行的恒星形成相关，暗示存在即时与延迟型前身星的混合。

ABSTRACT

Aims: We attempt to constrain progenitors of the different types of supernovae from their spatial distributions relative to star formation regions in their host galaxies, as traced by H alpha + NII line emission. Methods: We analyse 63 supernovae which have occurred within galaxies from our H alpha survey of the local Universe. Three statistical tests are used, based on pixel statistics, H alpha radial growth curves, and total galaxy emission-line fluxes. Results: Many more type II supernovae come from regions of low or zero emission line flux than would be expected if the latter accurately traces high-mass star formation. We interpret this excess as a 40% `Runaway' fraction in the progenitor stars. Supernovae of types Ib and Ic do appear to trace star formation activity, with a much higher fraction coming from the centres of bright star formation regions than is the case for the type II supernovae. Type Ia supernovae overall show a weak correlation with locations of current star formation, but there is evidence that a significant minority, up to about 40%, may be linked to the young stellar population. The radial distribution of all core-collapse supernovae (types Ib, Ic and II) closely follows that of the line emission and hence star formation in the their host galaxies, apart from a central deficiency which is less marked for supernovae of types Ib and Ic than for those of type II. Core-collapse supernova rates overall are consistent with being proportional to galaxy total luminosities and star formation rates; however, within this total the type Ib and Ic supernovae show a moderate bias towards more luminous host galaxies, and type II supernovae a slight bias towards lower-luminosity hosts.

研究动机与目标

• 通过分析本地星系中不同超新星类型相对于H𝛼发射的恒星形成区的空间分布，约束其前身星群体。
• 检验H𝛼发射是否准确追踪大质量恒星形成，从而作为年轻星族的可靠代理指标。
• 利用环境相关性，研究Ia型超新星中即时与延迟型前身星的相对贡献。
• 评估超新星率相对于宿主星系光度和恒星形成率的偏差，特别是对核心塌缩型和Ia型事件。

提出的方法

• 利用H𝛼星系巡天提供的H𝛼 + [N II]发射线成像，绘制63个宿主星系中恒星形成区的分布，这些星系包含超新星。
• 应用三种统计检验：基于像素的相关性分析、H𝛼与超新星分布的径向增长曲线比较，以及总星系发射线流量的相关性分析。
• 计算归一化的H𝛼发射累积径向分布，并与超新星的径向分布进行比较，以评估空间对齐程度。
• 使用NCRPVF（可见光通量归一化累积径向分布）度量，量化超新星位置与H𝛼发射区之间的相关性程度。
• 按类型（II型、Ib/c型、Ia型）对超新星进行分类，并利用局部（像素级）和全局（总流量）统计方法分析其环境关联性。
• 评估核心塌缩型超新星相对于H𝛼的径向分布，以检测中心缺失和集中趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 II型超新星是否在低H𝛼或零H𝛼发射区域表现出统计显著的过剩，表明其前身星可能已逃离恒星形成区？
• RQ2 与II型超新星相比，Ib/c型超新星在多大程度上追踪活跃的恒星形成区？
• RQ3 Ia型超新星中有多少比例与正在进行的恒星形成相关？这是否支持存在即时与延迟型前身星的双峰模型？
• RQ4 核心塌缩型超新星率如何随宿主星系光度和恒星形成率变化？是否存在对高或低光度宿主的偏差？
• RQ5 H𝛼发射是否可靠地追踪所有大质量恒星形成？是否存在H𝛼中未被探测到的显著恒星形成区域？

主要发现

• 40%的II型超新星起源于低H𝛼或零H𝛼发射区域，表明其前身星中相当大一部分可能已逃离其诞生区域。
• Ib/c型超新星与明亮H𝛼发射区中心表现出强烈的时空相关性，表明其与正在进行的大质量恒星形成紧密关联。
• Ia型超新星与H𝛼发射的整体相关性较弱，但42%（12个中有5个）表现出与活跃恒星形成区的显著相关性，表明一小部分可能为“即时”前身星。
• 核心塌缩型超新星的径向分布与H𝛼径向分布高度一致，但II型超新星表现出Ib/c型超新星中未见的中心缺失。
• 核心塌缩型超新星率与宿主星系光度和恒星形成率均近似呈线性关系，但II型超新星略偏向低光度宿主，而Ib/c型超新星则中等程度偏向高光度宿主。
• Ia型超新星率与R波段星系光度的相关性强于与恒星形成率的相关性，表明其主要来自老年星族，尽管一小部分可能与年轻星族相关。