[论文解读] The rate of Supernovae from the combined sample of five searches

E. Cappellaro, M. Turatto+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 22, 1996

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 4被引用 24

一句话总结

本研究整合了五个超新星（SN）巡天的数据——阿西戈、克里米亚、OCA、卡兰-托洛洛和埃夫斯的目视巡天——利用控制时间法推导出更精确的超新星率估计。通过合并7,773个星系中的110颗超新星并校正检测偏差，研究发现晚期型螺旋星系拥有最高的超新星率（Type II为0.88 SNu），而SN Ib/c的出现频率比以往认为的要低（0.16 SNu），且暗淡子类（如1987A型SN II）对总超新星率的贡献仅为20–30%。

ABSTRACT

With the purpose to obtain new estimates of the rate of supernovae we joined the logs of five SN searches, namely the Asiago, Crimea, Cal{á}n-Tololo and OCA photographic surveys and the visual search by Evans (the sample counts 110 SNe). We found that the most prolific galaxies are late spirals in which most SNe are of type II (0.88 SNu). SN Ib/c are rarer than SN Ia (0.16 and 0.24 SNu, respectively), ruling out previous claims of a very high rate of SNIb/c. We also found that the rate of SN Ia in ellipticals (0.13 SNu) is smaller than in spirals, supporting the hypothesis of different ages of the progenitor systems in early and late type galaxies. Finally, we estimated that even assuming that separate classes of faint SN Ia and SN II do exist (SNe 1991bg and 1987A could be the respective prototypes) the overall SN rate is raised only by 20-30%, therefore excluding that faint SNe represent the majority of SN explosions. Also, the bright SNIIn are intrinsically very rare (2 to 5% of all SNII in spirals).

研究动机与目标

• 通过整合多个独立超新星巡天的数据，提高超新星（SN）率估计的统计精度。
• 通过将总样本量扩大至超过以往研究的规模，减少超新星率测量中的不确定性。
• 识别并校正超新星探测中的系统性偏差，特别是星系核区和倾斜螺旋星系中的偏差。
• 评估暗淡或异常超新星子类（如1987A型SN II、1991bg型SNe Ia、SNe IIn）对整体超新星率的贡献。
• 检验SN Ib/c率高于以往报告的假设，并评估早型与晚型星系中前身星年龄差异的作用。

提出的方法

• 整合五个超新星巡天的观测日志：阿西戈、克里米亚、OCA、卡兰-托洛洛和埃夫斯的目视巡天。
• 应用控制时间法计算每个星系的有效监测时间，从而在异质巡天中实现一致的率估计。
• 量化并校正两种主要检测偏差：遥远星系核区的超新星检测率降低，以及倾斜晚期螺旋星系中的检测率降低。
• 使用RC3星表的星系分类结果，将超新星分配至形态类型（椭圆星系、螺旋星系等）以进行率分析。
• 通过假设典型超新星（如1987A代表暗淡SN II，1991bg代表暗淡SNe Ia）代表具有不同光度和探测概率的独立子类，估算子类率。
• 以每100年每10^10 L_sun为单位计算超新星率（SNu），以实现不同星型类型间的率标准化，并与以往估计值进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在校正检测偏差后，晚期型螺旋星系中Type II超新星的真实率是多少？
• RQ2 SN Ib/c的率与SN Ia相比如何？是否超过以往估计？
• RQ3 暗淡超新星子类（如1987A型SN II、1991bg型SNe Ia）对总超新星率的贡献有多大？
• RQ4 SNe IIn有多常见？考虑到其高亮度，它们占所有SN II爆发的比例是多少？
• RQ5 椭圆星系中的超新星率是否显著低于螺旋星系，从而支持前身星系统年龄差异的假设？

主要发现

• 晚期型螺旋星系中Type II超新星的速率为0.88 SNu，使其成为超新星最活跃的宿主。
• 晚期螺旋星系中SN Ib/c的速率为0.16 SNu，表明其出现频率低于SN Ia（0.24 SNu），从而否定了此前关于极高Ib/c率的宣称。
• 椭圆星系中SNe Ia的速率为0.13 SNu，显著低于螺旋星系，支持晚型星系中前身星群体年龄更年轻的假设。
• 即使1987A型暗淡SN II和1991bg型暗淡SNe Ia作为独立子类存在，其总超新星率也仅会提高20–30%。
• 螺旋星系中SNe IIn的本征速率为0.01–0.03 SNu，意味着尽管占观测到的SN II约20%，其仅占所有SN II爆发的2–5%。
• 在7,773个星系中共包含110颗超新星，该样本是迄今最大的超新星率数据集，显著降低了统计不确定性。