M101中的SN 2023ixf前身星：I. 红外变星性

观测证据表明SN 2023ixf的前身星为红超巨星（red supergiant, RSG）。该前身候选体在波长（>0.6微米）的档案图像中被探测到，而RSG通常在此波段强烈辐射。该天体在红外（IR）波段明显可变。我们利用爆炸前中红外（3.6和4.5微米）Spitzer与地面近红外（JHKs）档案数据联合覆盖19年对其变星性进行刻画。IR光变曲线表现出显著变异性，RMS振幅在0.2–0.4 mag范围内，且随波长减小而增大。通过对采样更密的Spitzer数据进行稳健周期分析，我们测得周期为1091±71天。我们利用高斯过程（Gaussian Process）建模证明该周期性也存在于近红外光变曲线中，从而表明其具有共同物理起源，可能为脉动不稳定性。我们使用RSG的周期–光度关系推导出M_K = -11.58±0.31 mag。假设晚期M光谱型，这对应于T_eff=3200 K时log(L/L_sun)=5.27±0.12，以及T_eff=3500 K时log(L/L_sun)=5.37±0.12。这给出了前身星光度的独立估计，不受消光与距离不确定性的影响。假设该前身候选体在这些档案观测期间经历了增强的尘埃驱动质量损失，并使用基于经验周期–光度的质量损失公式，我们得到质量损失率约为(2–4)×10^-4 M_sun/yr。将上述光度与恒星演化模型比较，我们推断该前身候选体的初始质量为20±4 M_sun，这使其成为迄今探测到的II型超新星最质量最大的前身星之一。