[论文解读] The SN 2008S Progenitor Star: Gone or Again Self-Obscured?

J. L. Prieto, D. Szczygiel+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用 3

一句话总结

该研究调查了SN 2008S的前身星在2008年爆发后是否存活，或是否被新形成的尘埃遮蔽。利用晚期LBT观测，发现该源在光学波段未被探测到（极限约25 mag），但在近红外波段被探测到（K波段约20 mag，迅速衰减），与温度约900 K的激波加热尘埃一致，光度约40,000 L☉。恒定温度下快速衰减的特征更支持瞬变发射而非幸存恒星，尽管仍需斯皮策望远镜观测以确认尘埃光球层或排除幸存前身星的可能性。

ABSTRACT

We obtained late-time optical and near-IR imaging of SN 2008S with the Large Binocular Telescope (LBT). We find that (1) it is again invisible at optical (UBVR) wavelengths to magnitude limits of approximately 25 mag, and (2) while detected in the near-IR (HK) at approximately 20 mag, it is fading rapidly. The near-IR detections in March and May 2010 are consistent with dust emission at a blackbody temperature of T ~ 900 K and a total luminosity of L ~ 40000 Lsun, comparable to the luminosity of the obscured progenitor star. If it is a supernova, the near-IR emission is likely due to shock heated dust since the elapsed time from peak is too long to support a near-IR dust echo and the decline in luminosity is shallower than the 56Co slope. If it is reprocessed emission from a surviving progenitor, a dust photosphere must have reestablished itself closer to the star than before the transient (~40 AU rather than 150 AU), unless there is a second, cooler dust component that dominates at mid-IR wavelengths. The continued rapid fading at roughly constant temperature favors transient emission, but the SED peaks in the mid-IR and future Spitzer observations will be needed to close the case.

研究动机与目标

• 确定SN 2008S的前身星在2008年爆发后是否存活，或是否被自遮蔽尘埃隐藏。
• 区分幸存的大质量恒星与瞬变尘埃发射作为2010年观测到的近红外发射的来源。
• 评估系统是否已在恒星附近重新建立起比爆发前更近的尘埃光球层。
• 评估激波加热尘埃与重新出现的前身星在解释观测到的光度和衰减速率方面的可行性。
• 指导未来哈勃望远镜和斯皮策望远镜的观测，以确定瞬变源的真实性质。

提出的方法

• 利用大型双子望远镜（LBT）进行晚期光学（UBVR）和近红外（HK）成像，以探测瞬变源。
• 测量2008–2010年间多个波段的流量和上限，重点关注K波段光变曲线。
• 通过将光谱能量分布（SED）拟合至黑体模型，估算尘埃温度（约900 K）和光度（约40,000 L☉）。
• 将观测到的近红外衰减速率（1.023 mag/100天）与⁵⁶Co衰减速率比较，以评估能量来源。
• 通过质量损失率和激波速度模型，评估预存在尘埃被激波加热的合理性。
• 提出未来斯皮策观测至关重要，以探测中红外发射，并区分幸存恒星与瞬变尘埃。

实验结果

研究问题

• RQ1 SN 2008S的近红外发射是源于幸存的前身星，还是瞬变尘埃发射？
• RQ2 尘埃光球层是否已在恒星附近重新建立，距离比爆发前更近（~40 AU vs. ~150 AU）？
• RQ3 观测到的近红外光度和衰减速率是否符合激波加热尘埃或⁵⁶Co衰变的预期？
• RQ4 是否存在一个更冷、发射中红外的尘埃组分，主导总辐射通量，并解释衰减速率的差异？
• RQ5 未来斯皮策观测能否确定该源是幸存恒星还是瞬变尘埃？

主要发现

• 该瞬变源在光学波段（UBVR）未被探测到，3σ极限约为25 mag，表明光学波段无可见恒星或明亮发射。
• 2010年3月和5月的近红外探测显示源在约20 mag，以与1.023 mag/100天一致的速率迅速衰减，与⁵⁶Co衰变相符。
• SED可良好拟合为约900 K的黑体，光度约40,000 L☉，与爆发前前身星的光度相当。
• 恒定温度和快速衰减排除了近红外回声的可能性，因为后者需要来自约70,000 AU处尘埃的发射，该距离过远，无法被瞬变源的峰值光度加热。
• 观测到的光度衰减速率慢于⁵⁶Co衰变的预期，表明能量来源并非纯粹的放射性衰变。
• 数据更支持在约1000–2000 AU处的预存在尘埃被激波加热，尽管所需的激波速度（约3000 km/s）和质量损失率（约10⁻⁴ M☉/yr）使该情景难以与观测时标一致。