激波爆发是超新星中最亮的辐射现象,但由于持续时间短,X射线/紫外(UV)光谱峰化,很难被观测到。在2008年首次观测到上升相后,它在高红移的可观测性引起了极大的关注。我们对具有不同主序质量$M_{\rm MS}$、金属丰度$Z$和爆炸能量$E$的进化前超新星模型进行了爆炸的多群辐射流体动力学计算。我们给出了II型坪型超新星中激波爆发的光变曲线,这是最常见的核心坍缩超新星,并预测了不同红移$z$下激波爆发的表观光变曲线。通过考虑初始质量函数、宇宙恒星形成历史、星系际吸收和宿主星系消光,我们推导出了可观测的SN率和可达红移作为滤波器$x$和极限星等$m_{x,{\rm lim}}$的函数。我们提出了一个现实的调查策略优化冲击突破。例如,$m_{g',{\rm lim}}=27.5$ mag的$g'$波段可观察SN率为3.3 SNe度$^{-2}$ day $^{-1}$,其中一半位于$z\geq1.2$。显然,冲击波爆发是探测高$z$堆芯坍缩SNe的有益线索。我们还建立了方法来识别冲击爆发和约束SN属性的冲击爆发,亮度,时间尺度和颜色的观察。我们强调,在$\sim$小时间隔的蓝色光学波段上的连续观测,最好是在连续的$\geq2$夜晚,对于有效地探测、识别和解释冲击爆发是必不可少的。
英文摘要:
Shock breakout is the brightest radiative phenomenon in a supernova (SN) but is difficult to be observed owing to the short duration and X-ray/ultraviolet (UV)-peaked spectra. After the first observation from the rising phase reported in 2008, its observability at high redshift is attracting enormous attention. We perform multigroup radiation hydrodynamics calculations of explosions for evolutionary presupernova models with various main-sequence masses $M_{\rm MS}$, metallicities $Z$, and explosion energies $E$. We present multicolor light curves of shock breakout in Type II plateau SNe, being the most frequent core-collapse SNe, and predict apparent multicolor light curves of shock breakout at various redshifts $z$. We derive the observable SN rate and reachable redshift as functions of filter $x$ and limiting magnitude $m_{x,{\rm lim}}$ by taking into account an initial mass function, cosmic star formation history, intergalactic absorption, and host galaxy extinction. We propose a realistic survey strategy optimized for shock breakout. For example, the $g'$-band observable SN rate for $m_{g',{\rm lim}}=27.5$ mag is 3.3 SNe degree$^{-2}$ day$^{-1}$ and a half of them locates at $z\geq1.2$. It is clear that the shock breakout is a beneficial clue to probe high-$z$ core-collapse SNe. We also establish ways to identify shock breakout and constrain SN properties from the observations of shock breakout, brightness, time scale, and color. We emphasize that the multicolor observations in blue optical bands with $\sim$ hour intervals, preferably over $\geq2$ continuous nights, are essential to efficiently detect, identify, and interpret shock breakout.
The detection prospects of the polarizations in the plateau phase of GRB afterglow by eXTP
Center for Theoretical Physics and College of Physics, Jilin University(吉林大学理论物理中心及物理学院);Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室);Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台);Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学物理科学学院天文学系)
Multicolor light curves simulations of Population III core-collapse supernovae: from shock breakout to $^{56}$Co decay
由于缺乏实际观测,第一代恒星及其超新星(SN)爆炸的性质仍然未知。最近进行了许多瞬态调查和探测超新星(SNe)的Pop III星的可行性正在增长。本文研究了一些无金属核坍缩超新星模型(25-100 M $_{\odot}$)的光变曲线,为寻找和鉴别第一代超新星提供了指示。我们使用混合回落超新星爆炸模型,解释所观察到的丰富的贫金属恒星的模式。用多群辐射流体动力学程序STELLA对双光子光变曲线进行了数值计算。计算的光变曲线的非零金属丰度模型和几个观察到的SNe进行了比较。我们发现,冲击波爆发特征、光球速度演化、亮度、坪期和坪色演化等SN相都有助于估算SN祖星的质量、半径、爆炸能量和金属丰度等参数。我们的结论是,在当前(斯巴鲁/HSC)和未来的瞬态调查(LSST,JWST)的第一代SNe的潜在的光曲线可以被用来识别。它们也适用于识别附近宇宙中的低金属丰度SNe(PTF,Pan-STARRS,Gaia)。
Extensive Spectroscopy and Photometry of the Type IIP Supernova 2013ej
我们提出了广泛的光学($UBVRI$,$g'r'i'z'$,和开放式CCD)和近红外($ZYJH$)测光的非常接近的IIP SN ~ 2013 ej从+1到+461天后的冲击爆发,估计是MJD $56496.9\pm0.3$。还提供了从+8天到+135天获得的大量时间序列紫外光谱和光学光谱。考虑到从文献中观察到的SNe IIP,我们从$UBVRI$和未过滤的测量中获得$UBVRIJHK$热辐射校准,其可能达到2%的精度,并具有$B-V$颜色相关校正。我们早在+8天就观察到中等强度的Si II $\lambda6355$。光球速度($v_{\rm ph}$)是通过模拟光谱附近的Fe II $\lambda5169$每当观察到,并在光度时代的基础上的半解析方法插值。这给出了+50天时的$v_{\rm ph} = 4500\pm500$ km s $^{-1}$。我们还观察到SNe IIP在+10--12天的紫外光谱的光谱均匀性,而变化是明显的爆炸后一周。利用扩展光球方法,从SN 2013 ej和SN 2002 ap的综合分析,我们估计到宿主星系的距离为$9.0_{-0.6}^{+0.4}$ Mpc,与其他方法的距离估计一致。在平台阶段,我们估计是$94\pm7$天长,光度和光谱分析产生的爆炸能量为$0.9\pm0.3\times10^{51}$尔格,最终爆炸前的祖先质量为$15.2\p…