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将 Ia 型超新星爆炸模型的星云光谱与 SN 2021aefx 的 JWST 观测进行比较

高能天体物理现象 2023-10-19 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

近期对星云期 Ia 型超新星(SN Ia)2021aefx 的 JWST 观测为覆盖全光学至中红外(MIR)波长范围的晚期研究铺平了道路,并带来了更好地约束 SN Ia 爆炸机制的希望。我们研究涵盖广泛前身星情景与爆炸机制的公开 SN Ia 模型能否在爆炸后约 270 天重现 SN 2021aefx 的全光学-中红外光谱。我们使用辐射转移代码 CMFGEN 进行了 1D 稳态非局部热动平衡(non-LTE)模拟,并将预测光谱与 SN 2021aefx 比较。这些模型能在全波长范围解释 SN 2021aefx 的主要特征。然而,没有单一模型或机制作为优选匹配出现。我们讨论了模型不匹配的可能原因,包括抛射物不对称与电离效应。我们对 Ni III 碰撞强度的新计算对 7.35 和 11.00 μ\mum 处的两条显著谱线有重大影响,并凸显了对禁戒跃迁更精确碰撞数据的需求。使用更新后的原子数据,我们确认了由 [Ca IV] 3.21 μ\mum 导致的强特征,该特征在先前研究中归属于 [Ni I]。我们还对 [Ne II] 12.81 μ\mum 导致的禁戒谱线给出了尝试性证认,其峰状轮廓表明氖存在于抛射物最内部区域,正如例如在剧烈并合模型中所预言的。与先前主张相反,我们表明 [Ar III] 8.99 μ\mum 线在亚 MChM_\mathrm{Ch} 模型中可比近 MChM_\mathrm{Ch} 模型更宽。我们的模型表明,爆炸模型或辐射转移后处理或两者中都缺失关键物理成分。尽管如此,它们也展示了近红外与中红外揭示 SN Ia 爆炸机制新光谱诊断的潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.2306.07116,
  title  = {Nebular spectra from Type Ia supernova explosion models compared to JWST observations of SN 2021aefx},
  author = {Stéphane Blondin and Luc Dessart and D. John Hillier and Catherine A. Ramsbottom and Peter J. Storey},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2306.07116},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication in A&A. Revised version includes new figures, tables, and appendices. The input models and synthetic spectra are available at https://zenodo.org/record/8290155 . The complete collisional data for Ni III are available at the CDS at https://cdsarc.cds.unistra.fr/viz-bin/cat/J/A+A/678/A170