Ia 型超新星早期光学光谱中的碳探测

虽然氧 (O) 常在 Ia 型超新星 (SNe Ia) 的光谱中被观测到，既作为未燃烧的燃料也作为碳燃烧的产物，但碳 (C) 仅在最早期偶尔被观测到，而它是研究原始白矮星物质及其与 SN Ia 爆发情景和机制关系的最直接途径。在本文中，我们在 144 颗低红移 ($z < 0.1$) SNe Ia 的 188 个光学光谱中搜寻碳吸收特征，这些光谱获取于最大亮度后年龄 $<3.6$ 天。这些数据是伯克利 SN Ia 项目 (BSNIP; Silverman et al. 2012) 的一部分，代表了迄今为止搜寻碳的最大规模 SNe Ia 数据集。我们发现，约 11% 的被研究 SNe 显示出明确的碳吸收特征，而约 25% 在其光谱中显示出一些 C II 存在的证据。此外，如果在 $t < -5$ 天获取光谱，则有超过 30% 的机会探测到来自 C II 的明显吸收特征。显示碳的 SNe Ia 在许多方面与不显示碳的 SNe 相似，但含碳对象的光学颜色往往比不含碳的对象更蓝。测得 C II $\lambda$6580 特征的典型膨胀速度为 12,000-13,000 km/s，且 C II $\lambda$6580 与 Si II $\lambda$6355 的速度之比随时间和不同对象保持惊人的一致，中位值约为 1.05。虽然发现 C II $\lambda$6580 和 C II $\lambda$7234 特征的伪等效宽度 (pEWs) 主要随时间减小，但我们观察到在最大亮度前约 12 至 11 天之间 pEW 显著增加的证据，这实际上被一些理论模型所预测。从 BSNIP 数据测得的 pEW 范围意味着 SN Ia 抛射物中的碳质量范围约为 $(2-30) \times 10^{-3} M_{\odot}$。