云南天文台在低光度超新星领域获进展
中国科学院云南天文台博士研究生李陆翰与王博研究员、张居甲研究员等人对一颗极端暗弱IIP 型超新星开展了多波段测光与光谱监测,发现了该事件在光度、平台时标、谱线速度与镍产量等方面的特殊性质,为理解大质量恒星死亡时低质量端所呈现出的爆发特征多样性提供了新的观测样本。相关成果发表在国际天文学期刊《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。
通常认为,IIP 型超新星最显著的特征是爆发后在较长时间内保持相对平坦的平台光变,其能量来源与氢复合过程密切相关。近年来,天文学家在观测上发现了一类光度明显偏低、谱线速度偏慢的低光度IIP型超新星。它们往往被认为与较低爆炸能量、较少的镍产量有关,但其具体爆发通道(例如是否可能来自电子俘获机制)仍不清楚。
超新星SN2024abfl在宿主星系NGC2146中被发现(见图1)。由于该星系存在伴星系的相互作用,不同测距方法给出的距离分布呈现明显差异,研究团队分别讨论了以IIP型超新星测距得到的较短距离与以星系运动学、塔利-费舍尔方法及球状星团等为主得到的较长距离两套距离结果。基于丽江2.4米望远镜、兴隆2.16米望远镜、国际公开巡天(ZTF、ATLAS)以及Swift/UVOT等数据,研究团队对SN2024abfl进行了多波段的长期监测。值得注意的是,它与此前在同一星系中爆发、并被广泛讨论为“电子俘获型超新星候选体”的SN2018zd位置上非常接近,为比较两颗相邻超新星的光度与谱线演化提供了难得机会。
分析表明,SN2024abfl的平台光度处在IIP型样本的极端暗弱一端,其平台持续约110天,属于偏长的平台时标(见图2)。光谱上,该事件在爆发后约50天测得的Fe II谱线速度仅约1200千米每秒,显著低于大量IIP型超新星在相近时期常见的2000–5500千米每秒的范围,显示出异常缓慢的包层扩张。结合全波段光变建模,团队进一步给出其合成的镍质量可能在0.002-0.004倍太阳质量,但该质量与宿主星系距离的不确定性密切相关。与此同时,结合哈勃空间望远镜档案图像中对该事件前身星的证认信息,以及平台颜色、平台到尾部的下降星等、谱线演化等综合指标,研究团队倾向于SN2024abfl来自低质量端约8-12倍太阳质量恒星演化末期最终核坍缩产生的低光度IIP型爆发。
该研究得到了国家自然科学基金、云南省兴滇英才支持计划及云南省科技计划、云南天文台国际超新星中心(ICESUN)等支持。

图1. SN2024abfl及其宿主星系NGC2146,圆圈标注的为测光过程所使用的参考星。图片基于丽江2.4m望远镜BVr波段合成。

图2. SN2024abfl光度与典型IIP型超新星的光度对比图。黑点和灰点对应SN2024abfl的两种星系距离估计得到的结果。底部显示了双组分模型对SN2024abfl拟合的结果。
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