3.8m望遠鏡を用いた近傍超新星爆発の観測提案
山中雅之 (甲南大学)

岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

この講演の流れ• 未解決問題とアプローチ方法を概観• 測光分光での成果例と残された問題-> super-Chandrasekhar SN (特異性)-> 放射起源物質-> 増光時間とサブクラス• 3.8mでの観測提案と戦略

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超新星爆発の未解決問題

親星爆発モデル多様性

1.爆発起源が未解明
2.多様性の発見
岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

我々の目指す超新星の観測的研究

超新星の”多様性”と”起源”へ迫るために->超新星の個性(特異性を含む)を明らかにする

追観測<山中講演>
海外でも近い質のデータが得られる。
それ故国際競争激しい。肝は論文化へのスピード->終末段階の進化、局所環境を明らかにする<前田さん川端さん講演参照>
偏光、高分散->より早期(爆発の瞬間)を狙い、親星を明らかにする
探索<田中さん講演参照>

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～2010年の国内1-2m望遠鏡による観測
1. かなた望遠鏡と国内有機連携

広島大1.5m かなた望遠鏡
当時

HOWPol : 可視測光機能のみ
HONIR : 実験室開発段階

ぐんま天文台1.5m望遠鏡
公共公開天文台Resourceの整備をしつつ突発天体への対応-> 互いの能力を補い合いつつ観測を実施-> 可視測光分光観測+少しの近赤外線観測
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1-2m クラス望遠鏡での観測例①：
スーパーチャンドラセカール超新星の観測
MY, Kawabata, Kinugasa, Tanaka et al. 2009, ApJL, 707, 118 (引用:55件)
可視測光
近赤外測光
可視分光(R~600-1000)
1.5m Kanata/ HOWPol
1.88m/ISLE@OAO
1.5m/GLOWS@Gunma
0.5m MITSuME@OAO
1.0m/Kagoshima
8.2m Subaru/FOCAS
SN 2009dc

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1-2m クラス望遠鏡での観測例①：
スーパーチャンドラセカール超新星の観測
MY, Kawabata, Kinugasa, Tanaka et al. 2009, ApJL, 707, 118 (引用:55件)● 09dc(吸収あり)
× 09dc(吸収なし)― 06gz-- 05cf

09dc★
06gz

03fg

Yamanaka et al. 2009

吸収極大等級

56Ni mass無し-19.90+/-0.05

1.3 +/- 0.3 M8有り

-20.32+/-0.19

2.0+/- 0.5 M8

SN 2009dcは史上最も明るいIa型超新星の一つである。

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ところが1年後の観測で新たな謎が標準モデル(SN 2009dc)
標準モデル(平均Ia型)
ある特殊なモデル

8.2m すばる望遠鏡
標準モデルよりも暗い
特殊なモデルよりもまだ暗いSN 2009dc
Kanata limit
3.8m limit

山中博士論文(2010)

いくつかのシナリオ…
⇒ ダスト生成の可能性がもっともありそう?
直接的な証拠は無い-> 100～250日の可視-> 50 ～100日の近赤外の振る舞いを3.8m望遠鏡を使って知りたい

すばる望遠鏡による観測 1~2夜程度/年
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内部構造は？(スペクトル診断)
標準モデル(SN 2009dc)
標準モデル(平均Ia型)
ある特殊なモデル

SN 2009dc
Kanata limit
3.8m limit

山中博士論文(2010)

すばる望遠鏡による観測 1~2夜程度/年

分光観測が実施できたのは1年後含めて7夜、1.5m(ぐんま)では極大53日後が最後理由：条件の良い観測夜は月1～2程度+50d以降では、遷移期-> FeIIやCaII吸収->輝線-> 速度、密度構造を議論-> 不燃物質の徴候は？(C, O)-> 100-150日までの分光(18-20等台)
を3.8m望遠鏡を使って知りたい

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～2014年の国内1-2m望遠鏡による観測
2. 光赤外線大学間連携 (OISTER)

中小口径望遠鏡、本格的運用への運び-> 装置開発+現場観測マンパワー不足をサポート-> 時間的に密な可視測光分光+近赤外線観測の実現

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40年来の近傍銀河(6.4Mpc)M101に出現したIa型超新星SN 2011fe
MYof OISTER,
in prep
MY onon thethebehalf
behalfof OISTER,
in prep

北天(周極星)R.A. = 14h03m05s.80,Decl. = +54°16'25".357Coによる新たなpowerinputが予言-> 800day以降で徴候?

?
Seitenzahl+ 2010

とても明るいor特異なIa型超新星->
3.8mで観測限界まで地道に測光観測を続けることが肝要
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成果例3: 超早期観測による増光曲線
host(NGC 3447)~20Mpc : 十分近傍

SN 2012ht
西山さん椛島さん
発見
板垣さん
限界等級

MY, Maeda, Kawabata, Tanaka
et al. 2014, ApJ, 782, L35

爆発1.8日後以降は2次関数で非常によく合う。

爆発後2.0d以内から連続的な測光観測 -> 史上5例目中間光度では初めて

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Rising partにおける物理と提案する観測• 最外層での不燃物質の検出(高速炭素/酸素)->あるいは、親星システムのＨorＨｅ(特異なIa)-> 親星、爆発モデルに直接的な制限• 5等暗い時期からの即応ToO分光観測->18-20等での低分散分光観測(R～200で十分)• Rising partにおけるbroken power law の報告(2天体)->”dark phase” (diffusionの効果)??
-> U-band (IIPshock breakout探査との親和性)
この手法を特異な超新星にもやってやれば新規性大-> Nature, Scicenceも夢ではない。

木曽シュミット超新星サーベイ(KISS)及びアマチュア天文家との連携が肝要 (田中さん講演をご参照下さい)
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3.8m望遠鏡で何ができるか？

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3.8m口径望遠鏡でできそうな観測• より深い測光 (限界等級22等くらい?<-野上さん講演)• 可視低分散分光 (<-面分光装置)(R~300で十分、限界等級19.7等; 松林さん講演より)• 低分散近赤外線分光(R~200で十分; 岩室さん講演)• 偏光分光 (川端さん講演)• 中高分散分光 (前田さん講演)

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年間発見数year

全個数

2010
2011

568
888

37

50
71

234
293

2012
2013

1033
1456

56

79
84

320
332

mmax<13mag mmax<16mag mmax<18mag

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岡山3.8新技術望遠鏡+国内連携の観測提案～16等より明るい天体(50-60Mpc以内の天体)～18等より明るい天体(80~100Mpc以内の天体)

特異な(希少な)クラス 特異な(希少な)クラス
可視測光：~1yr
可視分光 : +100d
近赤外線測光 : (+100d)

可視測光 : +100d
可視分光 : +50d
近赤測光 : (+50d)

基本的には、特異超新星は可視+近赤外線のサンプルを増やすフェーズ(出現すれば観測)13等より明るい天体(中高分散、偏光)については、前田さん川端さん講演を参照下さい。
岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

実際の観測の戦略(国内連携の経験から)• かなた望遠鏡+での観測(10～16等)(スタッフ1人、PD1人、院生4人)-> 30天体を初期分光ID (<-田中さん講演で)-> 10天体 (特異/希少)
1天体につき-> 期間 50-100日 (明るいと～1yr)-> 夜数 1点/3-5夜 : 20-50夜 (多いと150夜)-> 可視測光分光+近赤外線測光-> 1hr (+1hr) / 1夜 (offset込)
1Kanata ~ 500hr?? ~ 50夜??
何Kanataいただけるでしょうか？
岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

実際の観測の流れ(国内連携の経験から)
例えば、50-60Mpcで、CBET,ATELなどで増光中の特異な超新星が18等台で発見報告

今までは諦めていた->3.8mで測光分光観測-> 増光を確認次第、1-2mクラスでの可視観測-> 3.8mでは、近赤外線観測-> 13等より明るくなれば、近赤分光/偏光観測も実施->18等より暗くなってきたときに、3.8mでも可視観測を続ける。
->さらに、1年後にはすばる/FOCASでfollow up

基本的には素性が良くわからない天体のToO
観測stopのタイミング：典型的であるとわかった時点で(アイディアが無い場合に)、stop-> 観測開始で早くて1日、遅くとも1-2週間でストップ
岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

Summary• 特異な天体をターゲットととして、測光分光により、propertyを決める観測を実施する• 不明瞭であった暗い時期(早期+中後期)の観測で親星、放射起源(爆発モデル)にアプローチ• かなた望遠鏡の実績から、3.8mを用いて”非常に現実的に”新規性あるデータ取得が可能

岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日

岡山3.8m新望遠鏡WS＠国立天文台三鷹キャンパス 於 2014年 5月22-23日