来自 SN2014J 中 56Ni 衰变链的伽马射线
高能天体物理现象
2015-02-03 v2
摘要
对超新星中 56Ni 衰变链产生的伽马射线谱线的测量提供了关于爆炸的独特信息。超新星中新产生的 56Ni 通过放射性衰变为 56Co 进而衰变为 56Fe 时发射伽马射线，从而驱动光学光变曲线。预计 56Co 衰变产生的伽马射线谱线将在爆炸数周后，随着其逐渐穿透并因超新星包层膨胀而稀释的覆盖白矮星物质，变得直接可见。由于 56Ni 抛射物的运动学效应，这些谱线预计会发生多普勒频移或展宽。利用 INTEGRAL 卫星上的 SPI 光谱仪并采用改进的仪器背景方法，我们在距离 3.3 Mpc 的 SN2014J 中探测到了来自 56Co 衰变的两条主要谱线（847 keV 和 1238 keV），它们表现出显著的多普勒展宽，在亮度极大时的强度分别为 (3.65+/-1.21)×10^-4 ph cm^-2s^-1 和 (2.27+/-0.69)×10^-4 ph cm^-2s^-1。我们测量了它们在约 60-100 天后上升至最大值随后下降的过程。发现两条谱线的强度比与 56Co 衰变的预期一致（亮度极大时为 0.62+/-0.28，预期值为 0.68）。我们发现，在晚期伽马射线透明阶段观测到的宽谱线不能代表早期的伽马射线辐射，反而注意到在超新星对伽马射线完全透明之前，即随着大部分 56Ni 逐渐显露的过程中，发射光谱是复杂且不规则的。我们推断爆炸形态并非球对称，这既体现在 56Ni 的分布上，也体现在遮蔽 56Co 辐射的未燃尽物质的分布上。通过比较不同合理模型的光变曲线，确定产生的 56Ni 质量为 0.49+/-0.09 M_sol。
引用
@article{arxiv.1409.5477,
title = {SN2014J gamma-rays from the 56Ni decay chain},
author = {Roland Diehl and Thomas Siegert and Wolfgang Hillebrandt and Martin Krause and Jochen Greiner and Keiichi Maeda and Friedrich K. Röpke and Stuart A. Sim and Wei Wang and Xiaoling Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.5477},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 6 figures. Accepted for publication in A&A