中小口径望遠鏡を用いた超新星をはじめとする突発天体観測とその未来

山中雅之 広島大学宇宙科学センター日本学術振興会特別研究員

Today’s Topics

• 超新星の新たな多様性とその起源• Super-Chandrasekhar SN 2009dc• Peculiar Type Ia SN 2012Z• 超新星 ( と突発天体 ) の観測の将

来

超新星の観測からわかること (Ia, Ib/c)

外層

内層56Ni 　　　 56Co 　 　 56Fe

γ γ, e+ 波長

相対強度

λ λ0

λλ0

P Cygni profile

observer

内部のエジェクタとガンマ線が噴出物質と相互作用⇒熱化、 可視域に放射ピークが来る黒体放射

スペクトル

膨張大気の速度

光度曲線

8.8 days 111 days

56Ni 56Co30day

明るさ

極大からの日数

Diffusion time: M, E に依存

3

超新星の観測的特徴と分類

II

Ic

Ia

HαHβ

SiII

SiIISII

OICaII

CaIIOI

CaIIHydrogen○

II

×Helium○ ×

Si strongweak

Ia

吸収線

大質量星の重力崩壊型

Kanata/TRISPEC で取得したスペクトル

低質量連星系を成す白色矮星の熱核暴走反応爆発

4

Ib Ic

Ia 型超新星の未解決問題

主系列 or 巨星 白色矮星

白色矮星のチャンドラセカール限界質量 ( 回転なし ) 約 1.4M◎

光度曲線から距離の推定が可能　⇒宇宙論的な距離の決定

明る

いゆっくり減光

Altavilla et al. 2004

爆発メカニズム、親星は未解決 : 30 年来の問題⇒ 早期からの測光分光がプローブとなる。

?

SuperNova 2009dc4 月 9.31 日 ( ＵＴ ) 、距離 89.3Mpc

近傍銀河 UGC 10064 にて発見。16.5 等 (CBET 1762)

4 月 16 日分光観測 : Ia 型特有のスペクトルを示した。CII の吸収⇒ 極めて明るい SN 2006gzによく似ている (CBET 1768) 。

Super-Chandrasekhar SNeなら 3 例目の発見 !?

6

過去 2 例に比べて近い距離の銀河で発生⇒S/N の良いデータを得られることが期待

Super Chandrasekhar SN 2009dc

Yamanaka+ 2009

Gunma, Subaru/FOCAS のスペクトル

Ni,Fe

Super Chandrasekhar SN 2009dc

● 09dc( 吸収あり )× 09dc( 吸収なし )

Yamanaka+ 2009

Typical SN Ia

Si,S,Ca

Ni,Fe

CSN 2009dc

✓Mv=-20.3+/-0.19(Mv=-19.3 mag for typical SN Ia)

✓ 56Ni mass ~ 1.8 +/- 0.5✓Thick C layer

Super Chandrasekhar SN 2009dc読売新聞 2009 年 9 月 14日

天文学会秋季年会2009 年記者発表！

日本の中小口径がそのポテンシャルをいかんなく発揮した一つの例

- 大学間連携における光赤外ネットワーク -

“OISTER”

Kl 国内の大学・公共天文台が持つ 10 以上の1-2m クラス光赤外線望遠鏡群による観測ネットワークの構築⇒ 中口径望遠鏡の突発天体への特

化！

国内望遠鏡での観測体制

木曽観測所( 東京大学 )1m 可視光撮像

名寄天文台( 北海道大学 )1.6m 可視光撮像

明野観測所( 東京工業大学 )0.5m 可視光撮像

ぐんま天文台1.5m JHKs バンド可視分光高分散分光

神山天文台( 京都産業大学 )1.3m 望遠鏡可視光分光

西はりま天文台 . 2.0 m 近赤外線撮像可視光分光 ??

岡山天体物理観測所1.88 m 近赤外線撮像

岡山天体物理観測所0.5m 可視撮像

東広島天文台( 広島大学 )1.5m 可視光撮像分光観測近赤外線観測

入来観測所 ( 鹿児島大 )1.0 m 近赤外線 石垣島天文台 (NAOJ)

1.0 m 可視光撮像

OISTER における超新星の観測状況

SN 2011by (normal Type Ia) 2011. 4. 29 – 観測中

SN 2011dh in M51 (transient Type IIb)2011. 6. 2 – 観測中

SN 2011fe in M101 (normal Ia; bright)2011. 8. 24 – 観測中

SN 2012Z (Ia-pec, 02cx-like)2012. 2. 2 – 観測中

可視近赤外線において時間的に密に観測できた

4 天体の共通点✓ 母銀河が近い ( < 30Mpc )⇒ 明るくなることが期待される✓ 爆発直後数日 ( < 5-7 day )11by を除いて発見から 3 等近い増光⇒ 最外層構造⇒ 親星、爆発モデル

Peculiar Type Ia SN 2012Z

SN 2012Z in NGC 1309 (Peculiar Type Ia SN ; 02cx-like event)

FOV 15’ x 15’ (Red in DSS)

c3 c1

c4

c2

SN

5’ x 5’

5 等星

Coordinates (ATEL 3900)R.A. 03:22:05.35, Decl. -15:23:15.6

LOSS( バークレーの観測チーム )によって V~18.0 等で近傍銀河NGC 1309 (20Mpc) にて 1/29 に発見 (ATEL 3900)

02cx-like 05hk の極大 1週間前のプロファイルによく似ている (ATEL 3901)

2/2 Swift/UVOT による ToO 観測 V~15.5 等わずか 3 日で 2.5 等の増光⇒ 爆発直後！　 (ATEL 3909)

c5

極めて面白い天体！

02cx-like objects

光度減少率 - 極大光度の相関関係に従わない⇒ 距離指標に使えな

い！SiII 6355 線速度 <8000 km/s小さい運動エネルギー ?(典型的な Ia 10000km/s)

最も暗い超新星 SN 2008ha⇒ 重力崩壊型の可能性も？Valenti et al. 2009, Nature, 459, 677

Narayan et al. 2011

光度曲線

Prel

imin

ary

より長い波長で極大日がより遅れる。

B バンドと Rc バンドで 10日差(典型的な Ia 型で 2 日差 )

⊿m15(B)~1.8 (典型的な Ia 型 : 1.1 - 1.4)

Mv~ -16 mag ! (典型的な Ia 型 : -19.2 +/- 0.3 )

スペクトルPr

eliminar

y

SiIIIFeIII

SiII

CII

CaII

2/3 – 2/4 初期においてやや高い励起温度の吸収線

2/9 以降からやや低い SiII6355 などの Ia 型超新星に特徴的な吸収線が現れ始める。

2/9 – 2/12 炭素 (CII 6580)検出⇒ 親星起源の物質か？

12Z in 02cx-like objects

Narayan et al. 2011

12Z

12Z

12Z

SN 2012Z は間違いなく新種超新星の一つ！

LSST 時代 (2020-) の突発現象

★SN 2012Z

☆SN 2009dc (Yamanaka+)

LSST white paper より

SN 2005cs(Kawabata+)

μ~30-33⇒m=16-23

あれば嬉しい

まとめ• 国内キャンペーンで観測した特異な Ia 型超新星を

2 例紹介した。

• SN 2009dc は 3 例目の Super-Chandrasekhar SN で、史上最も明るい Ia 型超新星だった。

• SN 2012Z はよく観測された 4 例目の特異な Ia 型超新星だろう。

• 超新星 (+正体不明突発現象 ) の未来は明るい。

簡易測光マニュアルの作成

SN 2011fe 観測依頼時にあまりに大量のデータ解析に追われての対策案

M1 ・ M2 レベル向け ( 一度は IRAFで解析経験があると読める )

初学者向けの日本語で書かれたテキストは無かった。 ( 全 32 ページ )⇒ 高田氏著の DAOPHOT の簡易マニュアルも参照してください。どうぞご自由にダウンロードしてください

http://home.hiroshima-u.ac.jp/myamanaka/data/daophot_manual.pdf

Turatto+ 2007

1990-1997

Origin of Supernovae

Ia

V.S.

Core Collapse

Single Degenerate

Double Degenerate

Red Giant

Wolf Rayet ??

Ib/c ??

IIP(IIL?, IIb?)