超新星宿主星系的星族分析

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超新星爆发是宇宙最激烈的天体物理现象之一,是某些恒星演化到生命的最后阶段的爆发性的终结,释放出大量的物质和极高的能量。超新星依据其光谱中有无氢线,分为II型和I型,没有氢线的I型又分为Ia、Ib和Ic。超新星的宿主星系,也就是超新星的爆发环境,对超新星的爆发有重要的影响,已经有很多工作研究了不同金属丰度、不同年龄的宿主星系中超新星爆发的类型及特征等。Prantzos&Boissier(2003)和Boissier&Prantzos(2009)曾研究发现超新星Ibc与II的数目比值随宿主星系金属丰度的增加而增大,并认为其结果与有旋转的大质量星的演化模型相一致; Preito et al.(2008)通过直接测定超新星宿主星系整体的金属丰度,发现超新星Ibc的宿主星系比Ia和II的显示出更高的金属丰度;Hammuy etal.(1996)发现内禀暗的事件发生在早型星系中,而亮的事件发生在晚型的宿主星系中; Gallagher et al.(2008)认为发生在年龄较老星系中的超新星Ia的峰值光度比更年轻星系中的超新星Ia暗约一个星等,即更暗的超新星Ia发生在更老星族的星系中;Sullivan et al.(2006)&Aubourg et al.(2008)发现超新星Ia宿主星系中短寿命前身星星族的证据,对超新星Ia的前身星质量范围给出了一定的限制。虽然已经有这些研究结果,但他们基于的样本一般都比较小,特别是还没有对SN Ia、II、Ib/c几种不同类型超新星宿主星系的星族进行详细比较的工作,而星族是表征超新星爆发环境的一个非常重要的直接参量,因此我们将SDSS主星系表与Asiago超新星表进行交叉,选出234个不同类型超新星及其宿主星系,详细分析了他们的星族成分。我们利用30arcsec的交叉半径,对SDSS主星系表和Asiago超新星表中宿主星系的坐标进行了交叉,将得到的1201个样本,随后又以light-fraction>0.15为衡量标准进一步取了一个次样本,其3角秒的fiber观测光谱能较好的表征星系整体光的性质。之后更进一步检查了样本的图像和光谱观测,最终得到234个星系,分为两类进行研究分析:137个发射线星系和97个吸收线星系。对这两类星系,我们用STARLIGHT拟合了连续谱和吸收线,得到了他们不同年龄和不同金属丰度的星族成分,并从MPA/JHU数据库中得到Dn (4000)、H A、恒星质量、恒星形成率等特征参量,对超新星Ia、II、Ib/c三种类型超新星宿主星系的特征结果进行了比较分析。然后,对于137个发射线星系,又利用MPA/JHU团组提供的H和H的等值宽度,计算了星系中年轻星族的年龄。通过分析我们发现:对于发射线星系样本,1)SN II宿主星系的年轻星族成分贡献最大,表明他们比SN Ia和Ib/c宿主星系更年轻,SN Ia宿主星系比SN Ib/c宿主星系稍微年轻一点;2)SN II宿主星系的富金属星族成分贡献最少,SN Ib/c宿主星系的富金属星族成分贡献最大,SN Ia位于二者之间,表明SN Ib/c比SN II爆发在相对更加富金属的环境中;3)通过Hα和Hβ发射线等值宽度估计出的宿主星系年轻星族的年龄,给出了超新星爆发环境的年龄下限;4)SN Ia倾向于爆发在大质量的星系内,SN II爆发在大质量和中小质量的星系内。对于吸收线星系样本,1)SN Ia宿主星系的年轻星族成分贡献最小,老年星族成分贡献最大,表明他们比SN Ib/c和II宿主星系更年老;2)SN Ia宿主星系的富金属星族成分贡献最大,表明其爆发在相对富金属的环境中。对比发射线星系和吸收线星系,1)对同种类型超新星,发射线宿主星系的年轻星族成分更多,比吸收线宿主星系更年轻;2)对同种类型超新星,吸收线宿主星系比发射线宿主星系更加富金属;3)吸收线宿主星系的恒星质量相对较大,恒星形成率相对较低。
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