Ia型超新星の⾊-明るさ関係の多様性を探るSN2018fnfの測光追観測
東京⼤学⼤学院
修⼠課程2年 有⾺ 宣明

第9回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ 2018/12/25-26 @埼玉大学 大久保キャンパス

Outline• 本研究の内容‣ Ia型超新星について‣ ⾊-明るさ関係の多様性• Ia型超新星 SN 2018fnf‣ 超新星候補の発⾒‣ 分光観測による超新星同定‣ OISTERによる追加撮像観測‣ 開⼝測光による解析• Tomo-e Gozen 超新星サーベイ• まとめ
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Ia型超新星(SN Ia)
1. Ia型超新星: 連星系にある⽩⾊矮星(WD)が起源‣ 伴星からの質量降着 or WD-WD merger (Mch ~ 1.4Msun)
2. 最⼤光度: MB ~-19.5 mag. ex.) 19mag --> DL ~ 500Mpc

質量降着merger(c): NASA / CXC / M. Weiss.

Absolute Mag. (+ oﬀset)

3. スペクトル: 最⼤光度付近のケイ素 SiII (rest 6355Å) 吸収線-22-21-20-19-18-17-16

Woosley et al. 2007

-10 0 10 20 30 40 50 [days]

Filippenko, A.V., 1997

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Ia型超新星(SN Ia)研究の重要性• 物理的側⾯:‣ 連星系の形成・進化及び、thermonuclear physicsの理解• 銀河進化:‣ 他の種類の超新星よりも効率よく鉄族元素を⽣成--> 銀河スケールでの化学(⾦属量)進化に重要な役割• 宇宙論:‣ 遠⽅宇宙 (z ~1)での標準光源‣ SN Iaまでの距離の精密測定が可能になると・・

My motivation--> 宇宙の構成要素割合、ダークエネルギーの状態⽅程式の制限‣ Ia型超新星のintrinsicな性質の理解が⽋かせない

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SN Iaの⾊/明るさに⾒られる多様性• 光度曲線-最⼤光度関係 (=Phillips relation; Phillips 1993)••

光度曲線に⾒られる観測的経験則
光度曲線の幅がbroader --> 明るさがbrighter (narrower --> fainter)(最⼤光度: MB ~-19.5 mag でほぼ⼀定)

B-band 絶対等級

B-band 絶対等級

•

-200

Kim et al. 1997

20days

4060

-200

20

4060days

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SN Iaの⾊/明るさに⾒られる多様性• 光度曲線-最⼤光度関係 (=Phillips relation; Phillips 1993)••

光度曲線に⾒られる観測的経験則
光度曲線の幅がbroader --> 明るさがbrighter (narrower --> fainter)(最⼤光度: MB ~-19.5 mag でほぼ⼀定)

stretch factor

Bバンド絶対等級

明るい

暗い ⼩

減光率が大 => 暗い
1.0

1.52.0⼤Δm15 (減光率) Phillips 1993より改変

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SN Iaの⾊/明るさに⾒られる多様性
Bバンド絶対等級

明るい

暗い 小

減光率が大 => 暗い
1.0

1.52.0大Δm15 (減光率)

Phillips relationに見られる相関とばらつき
超新星固有の(=intrinsicな)性質の多様性??
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Branchによるスペクトル分類• Branch+2009：2本のケイ素 SiII(5750, 6100Å)吸収線の等価幅によるIa型超新星の分光学的分類

SiII 5750Å

４種類に分類SiII 6100Å

Branchによる分類

SiII

SiII

5750

6100

1

Core Normal

中中

2Broad Line中⼤3Cool⼤⼤4Shallow Silicon

⼩⼩

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現在の研究経過• 解析データサンプル: アーカイブから得た計34個のサンプル• s(B)-colorや、s(B)で補正したMB-colorから⾊-明るさ関係を考察中• スペクトルの照合や膨張速度、⺟銀河カラーをチェック(今後)

データ数の内訳

CooL
3 Shallow
BroadSilicon
11Line10

Core
Normal10

CooLサンプルが不⾜

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Ia型超新星 SN 2018fnf• 超新星候補の発⾒• 分光観測による超新星同定• OISTERによる追加撮像観測• 開⼝測光による解析
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10 /20SN 2018fnf: 超新星候補の発⾒• 東京⼤学⽊曽観測所105cm 望遠鏡/KWFC による超新星サーベイ
••
•
•
•

期間: 2018/08/15-22, 08/28-9/03
視野: ~ 4.6 deg2
フィルター: SDSS g-band
積分時間, 限界等級: 180sec, ~20mag @5σ
観測領域(のべ): ~ 1500deg2 (317 ﬁelds)• 超新星pipelineで処理された引き算後の画像を⽬視でチェック•••

諸隈さん, Jiangさん(D3)のクロスチェック
超新星候補は(多めに⾒て)5天体ほど最終⽇(9/3)に発⾒した候補 -->次ページ
105cm シュミット望遠鏡

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11 /20SN 2018fnf: 超新星候補の発⾒GALAXYSDSS 画像との引き算パイプライン

r: 16.76観測⽇: 2018/9/3, 領域名: KSFJ2345+1448

SDSS

Kiso/KWFC

u: 18.64
g: 17.32
i: 16.40

Kiso - SDSS

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12 /20SN 2018fnf: 分光観測による超新星同定• ⻄はりま天⽂台 2mなゆた望遠鏡による共同利⽤観測‣ 観測期間: 2018/9/4-7(後半夜) --> 9/5のみ観測実施‣ 観測装置: LISS(東⼤持ち込みの撮像・分光装置)• GRISM-L(R~120), 600sec x 1 + 1200sec x 22" slit 導⼊時
SiII (6100Å)の吸収線が顕著なゆた望遠鏡--> RA, Decを調べると、ATelで報告のあったSN2018fnf (type Ia)であった！(独⽴発⾒)
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13 /20SN 2018fnf: 分光観測による超新星同定• Sn 2018fnf: Shallow Siliconと呼ばれるタイプ(⾼温で明るい)
SiII (5750Å)の吸収線がほぼ⾒られない

SiII 5750Å

SiII 6100Å
SN 2018fnf

Shallow SiliconCore NormalBroad LineCool

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14 /20SN 2018fnf: OISTERによる追加撮像観測「Tomo-e Gozenで発⾒されたIa型超新星の多バンド撮像/分光追観測」
PI: 有⾺ (2018/09/12)• 追加観測の⽬的
光度曲線の幅(stretch factor)を決める→最⼤光度後のS/Nの良いデータが3点ほど欲しい•

カラー情報を得る

追観測でstretch factorを精度良く決める

明るさ•

SN Iaの光度曲線• 依頼した観測(期間は9/12~21の10⽇間)

015

日数

‣ MITSuME(明野、⽯垣)によるg, R, I同時撮像観測‣ 埼⽟⼤学 55cmによるr, i, z同時撮像観測‣ 広島 Kanata 1.5m/HONIR V-band撮像観測‣ ⻄はりま 2m/LISS g, r-band撮像観測
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15 /20SN 2018fnf: OISTERによる追加撮像観測
OISTER追加観測
観測装置/日付

8/21

8/30

ZTF (g-ZTF)

○

○

20.72

18.74

Kiso (g)西はりま(g,r)
明野 (g,R,I)
石垣 (g,R,I)
広島 (V)

9/3

○
18.12

9/5

9/10

9/12

○

9/16

9/17

9/18

○

分光○

○
○

○

○

○

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SN 2018fnf: 開⼝測光による解析• 測光解析の課題点(未補正な点)‣ ⺟銀河ﬂuxのコンタミネーション•

観測所ごとのシーイングの違い‣ 装置間の感度の違いによる系統誤差

SDSSとLISSのg-bandの撮像デー

9/5 @⻄はりま

タから、等級が既知の星の値を用いて各々の画像のSN位置のﬂuxを求め、LISSのSN位置からSDSSのSN位置のﬂuxを差引くことで、母銀河簡易的な検証のﬂuxの寄与を差引いた。

mhost̲sub = 18.49mag
mno̲sub = 17.83mag
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Tomo-e Gozen 超新星サーベイ• 東京⼤学⽊曽観測所1m シュミット望遠鏡搭載CMOSカメラ‣ FoV: 20 deg2 (full sensors)
視野⽐較‣ fps: 2 frames/sec (=0.5sec)
Tomo-e Gozen (1m)m:〜19mag(5σ)‣ lim
Pan-STARRS (1.8m)
ZTF (1.2m)• 超新星・NEO サーベイの実施‣ 11⽉上旬〜1/4センサ(5 deg2)での観測‣ Pan-STARRS画像との差分パイプライン--> ⼀部の領域は完了(諸隈さん＋)• 分光/多⾊撮像フォローアップ‣ OISTERの国内望遠鏡によるToO観測を依頼
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18 /20まとめ• 本研究の内容‣ スペクトル分類を⽤いたSN Iaの⾊-明るさにおける多様性を探る研究<-- 宇宙論のためのSN Iaの精密な距離測定の実現のため‣ 等価幅が精度よく測れられている(利⽤可能な)⼀部のサンプルが不⾜• SN 2018fnf‣ Kiso/KWFCの最終ランで発⾒し、なゆた2m/LISSで独⽴分光同定に成功したIa型超新星 (恐らくShallow Siliconタイプ)‣ OISTERによる撮像追加観測(g, r, V, R, I-band)-->ご協⼒いただきありがとうございました。

‣ 測光解析(現在g-bandのみ)--> ⺟銀河のコンタミ、装置間の感度補正など課題あり• Tomo-e Gozen超新星サーベイ‣ 11⽉上旬から1/4センサで実施(年末まで). 超新星パイプラインも作成中
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