国家天文科学数据中心公众超新星搜寻项目发现M31N 1984-07a有记录的第4次爆发
发布时间:
2022-12-06 10:45
修改时间:
2022-12-19 14:11
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今年10月底至11月上旬,国家天文科学数据中心和星明天文台联合发起的公众超新星搜寻项目(PSP)收获颇丰,先后有两颗再发新星、1颗超新星获得证认。11月12日晚,又有数位参与者提交了两颗河外新星候选体,其中1颗先前已被证认为新星,另一颗也于近期被确认为再发新星M31N 1984-07a有记录的第4次爆发,下面是这一发现的经过。

 

发现

11月12日晚20时许,PSP管理员张宓从宁波市教育局-新疆天文台望远镜(NEXT)拍摄的M31核心区域图像中发现一颗候选体。他注意到该候选体的位置非常接近再发新星M31N 1984-07a(=M31N 2004-11f)(=M31N 2012-09a),因此可能是它的又一次爆发。在进一步查验后,张宓确认了该候选体的真实性,同时他也发现在PSP后台的静态图中,该候选体清晰可见,因此决定先将该候选体上报至天文电报中央局(CBAT)和暂现源名称服务网(TNS)占坑,待稍后PSP参与者从项目网站提交后,再修改填报发现者。该候选体获得编号PNV J00424719+4116196、AT 2022zyr,内部编号XM88MZ(=PSP22ah)。

 

图1  NEXT发现图像(左)中心方框处可见星点,泛星1号望远镜历史图像(右)对应位置没有星点,因此这是新出现的候选体

 

21时许, PSP参与者王清臣、朱林波、任育庆、毕春朋、丁岚贺先后在系统释放的图像中发现并提交了该候选体。随后张宓将其判为“已上报新目标”,并将5位提交者列入发现者名单。

编号:AT 2022zyr(=PNV J00424719+4116196 =XM88MZ =PSP22ah)

发现者:张宓、王清臣、朱林波、任育庆、毕春朋、丁岚贺、唐磊明、徐建林、周文杰、赵经远、阮建高、孙国佑、高兴和PSP团队

发现时间:2022年11月12日20时37分11.712秒

发现亮度:16.8 CV

TNS:https://www.wis-tns.org/object/2022zyr

CBAT:http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00424719+4116196.html

 

图2  CBAT页面

 

其他巡天项目的报告

13日下午,匈牙利天文爱好者Robert Fidrich也在CBAT上报告了他的独立发现:12日上午9时许,他使用iTelescope远程望远镜拍摄了M31核心区域。在他的图像中,已经可以看到该候选体,并确认其亮度为16.6星等。虽然数据更早,但他没有时间及时处理数据,错失了第一发现。

图3  Fidrich的图像

 

13日晚,匈牙利Konkoly天文台的Agoston Horti-David等人在TNS上报告了13日凌晨对AT 2022zyr的后随观测,亮度为16.07星等。稍晚,他们发布了第15759号天文学家电报(ATel#15759),报告包括AT 2022zyr在内的5颗M31新星(候选体)测光数据。

图4  ATel#15759(左上)、ATel#15760(右)和Hornoch等人的图像(左下)

 

14日,捷克天文学家Kamil Hornoch等人和小行星地面撞击预警系统(ATLAS)先后在ATel和TNS报告了独立发现和预发现。Hornoch等人在ATel#15760中报告他们捕捉到该候选体的增亮阶段,并将其编号为M31N 2022-11b,此外,他们也透露正在尝试确认这是M31N 1984-07a的再次爆发。

 

回顾

我们来回顾下M31N 1984-07a的前3次爆发。

在1971和1986年之间,意大利天文学家Leonida Rosino等人对M31进行了新星搜寻,为河外新星的统计研究积累了大量数据。1989年1月,他们在一篇论文中公布了结果,总计发现52颗新星。其中发现于1984年7月31日的一颗,被他们编号为137号新星,现在也被称为M31N 1984-07a。

图5  Rosino等人关于137号新星的记录。图像来源:Astrophysical Journal

 

2004年11月10日,WeCAPP团队在M31核心附近检测到了一颗新星,如今被称为M31N 2004-11f。恰巧,当时德国天文学家Wolfgang Pietsch等人正在使用钱德拉X射线天文台研究M31新星的X射线辐射。在WeCAPP团队检测到M31N 2004-11f光学爆发26天后,Pietsch等人在相同位置探测到一个超软X射线源(能量很低的X射线称为超软X射线。部分新星在爆发后的某一时段,其辐射主要集中于超软X射线能段,因此是一种超软X射线源),82天后该源消失不见。此外,Pietsch等人也意识到,M31N 2004-11f可能是M31N 1984-07a的再次爆发。

 

图6  钱德拉X射线望远镜观测到的M31N 2004-11f和其他16颗新星。图像来源:Astronomy & Astrophysics

 

很快又过去了8年。2012年9月9日,捷克天文学家Kamil Hornoch和Jan Vrastil在M31发现一颗新星候选体,并于10日凌晨在CBAT和ATel#4364宣布了这一发现,将其编号为PNV J00424720+4116195,现在也被称为M31N 2012-09a。在美国天文学家Allen Shafter教授等人的请求下,10日晚,美国天文学家Stephen Odewahn使用9.2米霍比-埃伯利望远镜获得了它的光谱。第二天,Shafter教授等人在ATel#4368报告了光谱观测结果,将其分类为M31中的新星,可能属于Fe IIb或者混合型新星。他们也注意到M31N 2012-09a与M31N 1984-07a和M31N 2004-11f的位置非常接近,在误差允许的范围之内,因此将其列为再发新星候选体。

 

图7  ATel#4364(左)和ATel#4368(右)

 

3年后,Shafter教授等人发表了一篇再发新星领域的代表性论文,梳理了历史上在M31发现的964次疑似新星爆发,从其中筛选出再发新星候选体,并对这些候选体进行比较,最终确认了12颗再发新星(32次爆发)和4颗疑似再发新星(8次爆发)。在这篇论文中,他们将M31N 1984-07a、M31N 2004-11f和M31N 2012-09a的图像对齐,发现三者位置重合,并且得出它们是无关新星偶然重合的概率极低,确认它们是再发新星。

图8  左上:M31N 1984-07a;中上:M31N 2004-11f;右上:将两张图像对齐,两颗新星完全重合。左下:M31N 1984-07a;中下:M31N 2012-09a;右下:将两张图像对齐,两颗新星完全重合。图像来源:Astrophysical Journal Supplement Series

 

光谱证认

简单了解了M31N 1984-07a的历次爆发,现在让我们回到AT 2022zyr。

令人意想不到的是,光谱证认来的非常迅速。就在张宓上报两小时后,日本京都大学在读博士生田口健太、助理教授大塚雅昭使用冈山天文台3.8米晴明望远镜获取了该候选体的光谱。他们在给我们的来信中祝贺PSP取得的发现,此外也说明由于天气原因,只获得了不到13分钟的光谱数据,因此信噪比很低,但已足够证认这是一颗新星。

第二天晚上,他们将光谱数据及分类上传至TNS,并在附注中写道:“我们使用冈山天文台3.8米晴明望远镜上的光纤馈电积分场光谱仪(KOOLS-IFU)进行了后随光谱观测,分辨率约为500,波长覆盖范围为4100~8900埃。天气部分多云”、“虽然信噪比偏低,但在我们的光谱中可以看到零强度全宽(FWZI)约为50埃的Hα线和Hβ线,因此该天体可能是M31N 1984-07a =2004-11f =2012-09a的再次爆发”。

图9  TNS上的光谱及分类

 

确认为再发新星

12日晚,在张宓完成上报之后,管理员赵经远便联系了Shafter教授,希望他可以确认这颗新星是M31N 1984-07a的又一次爆发。在之前的邮件交流中,我们已得知Shafter教授现在的主要兴趣集中于M31 里的再发新星,重点研究类似M31N 2008-12a这样的极短周期再发新星是否是特例,因此他很可能对这一新星感兴趣。

很快我们收到了回复,Shafter教授表示该候选体非常靠近M31的核心,确认是否是再发新星有一定难度,但仍会尝试。

17日,Shafter教授来信说已经比较了AT 2022zyr和M31N 2012-09a的图像,确认两者位置一致,所以AT 2022zyr是M31N 2012-09a的再次爆发(同时也是M31N 2004-11f和M31N 1984-07a的再次爆发)。他计划得到更多测光数据,以初步确定它的亮度演变和t2时间(从最大亮度变暗2星等所用的时间称为t2时间),之后再正式公布结果,因此我们还需要继续等待一段时间。

10天后,28日凌晨,Shafter教授等人终于正式公布了比较结果。他们在ATel#15779中确认AT 2022zyr是M31N 1984-07a有记录的第4次爆发,并初步得到它的t2时间为10.0±0.3天。

图10  ATel#15779

 

以下为ATel#15779全文翻译(翻译:赵经远):

M31N 2022-11b:补充测光,并将其确认为M31再发新星M31N 1984-07a被报告的第4次爆发

ATel#15779;A. W. Shafter,J. G. Clark,R. M. Quimby,J. Bardwell,A. Choudhary,JT Markham-Adkison,C. Martin,P. Spalding,A. Tedeschi,M. Thornton,J. Valladon(圣迭戈州立大学),K. Hornoch,H. Kucakova(捷克科学院天文研究所)

2022年11月27日;世界时20:19

可信度认证:Allen W. Shafter

主题:光学、新星、暂现源

正如近期在ATel#15760中所报告的,在M31中心附近(核心以东32.3角秒,以北11.3角秒)观测到光学暂现源M31N 2022-11b(=PNV J00424719+4116196,AT 2022zyr)爆发,它非常接近已知的再发新星M31N 1984-07a(=2004-11f,2012-09a)。由于该新星距离星系核心非常近,该区域的新星密度非常高,因此当时不能立即排除最近的爆发与再发新星没有关联的可能性。

为了确认M31N 2022-11b与再发新星M31N 1984-07a的联系,我们将圣迭戈州立大学拉古纳山天文台(MLO)40英寸反射望远镜拍摄的M31N 2022-11b图像(拍摄于世界时2022年11月13.112日)与2.54米艾萨克·牛顿望远镜拍摄的M31N 2012-09a图像(M31N 1984-07a有记录的第三次爆发,拍摄于世界时2012年9月14.01日)精准对齐。如下面的比较图像所示,这两颗新星在空间上的重合度优于0.8角秒。鉴于M31核心附近的新星密度,我们估计近十年来,在M31N 2012-09a附近0.8角秒范围内,爆发一颗无关新星的概率仅为0.0033。因此,我们得出结论,M31N 2022-11b是已知再发新星M31N 1984-07a被报告的第四次爆发。

4次爆发并没有使该新星显示出明确的平均重现时间。7年左右的重现时间与前三次爆发吻合,但与后两次相隔约10年的爆发不符。大约10年的间隔与前两次和后两次爆发相符,但高于第二次和第三次爆发之间7.8年的间隔。尽管如此,似乎10年左右的平均重现时间最符合现有数据。

自从发现M31N 1984-07a的这次最新爆发以来,我们一直在跟踪M31N 2022-11b的亮度演变,以表征其光变曲线;特别是,要确定它达到最大亮度后变暗的速度(即它的t2时间)。作为这项工作的一部分,我们使用MLO的40英寸望远镜、昂德列约夫天文台(OND)的0.65米望远镜和拉西拉天文台的1.54米丹麦望远镜(DK154)测量了R波段亮度,得到了以下初步数据:

 

为了使数据完整,我们也包括了先前报告(ATel#15760)中最初的几个测量。使用加权最小二乘法对光变曲线的下降部分进行了拟合,我们初步得到t2时间为10.0±0.3天,这是较快的,但对于平均重现时间约为10年或更短的新星来说,这并不罕见。

图11  比较图像

 

结语

至此,AT 2022zyr已被证认为再发新星。再发新星数量稀少,并且可能是Ia型超新星的前身天体,因此天文学家对它们非常关注。祝贺各位发现者!特别感谢田口健太博士生、大塚雅昭助理教授和Shafter教授等人多次证认PSP发现的暂现源性质。

目前,PSP已累计发现108颗候选体,其中23颗超新星、17颗河外新星(含4颗再发新星)、1颗激变变星、1个活动星系核获得光谱证认,另有45颗各类变星被国际变星索引数据库(VSX)收录并分类。

参考资料:

1.AT 2022zyr,Transient Name Server,https://www.wis-tns.org/object/2022zyr

2.PSN J00424719+4116196,CBAT,http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00424719+4116196.html

3.PSP22ah,星明天文台官网,http://xjltp.china-vo.org/psp22ah.html

4.PSP公众超新星搜寻项目官网,https://nadc.china-vo.org/psp/

5.L. Rosino, M. Capaccioli, M. D'Onofrio, et al. Fifty-two novae in M31 discovered and observed at Asiago from 1971 to 1986 [J]. The Astronomical Journal, 1989, 97.

6.C. H. Lee, A. Riffeser, S. Seitz, R. Bender, et al. The Wendelstein Calar Alto Pixellensing Project (WeCAPP): the M31 nova catalogue [J]. Astronomy & Astrophysics, 2012, 537.

7.W. Pietsch, F. Haberl, G. Sala, et al. X-ray monitoring of optical novae in M 31 from July 2004to February 2005 [J]. Astronomy & Astrophysics, 2007, 465 (2).

8.PNV J00424720+4116195,CBAT,http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00424720+4116195.html

9.ATel#4364, Discovery of an Apparent Nova in M31, http://www.astronomerstelegram.org/?read=4364

10.ATel#4368, Spectroscopic Confirmation of PNV J00424720+4116195 as a (Possibly Recurrent) Nova in M31, http://www.astronomerstelegram.org/?read=4368

11.A. W. Shafter, M. Henze, T. A. Rector, et al. Recurrent novae in M31 [J]. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2015, 216 (2).

12.ATel#15779,M31N 2022-11b: Additional Photometry and Confirmation as the Fourth Reported Eruption of the M31 Recurrent Nova M31N 1984-07a,https://www.astronomerstelegram.org/?read=15779

)
Yang Hanxi
(文章编辑:
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