近邻特殊超新星的测光光谱研究

A supernova (SN) explosion is one of the most violent phenomenon in our universe. Some hot topics in astrophysics, for instance, star formation, stellar population evolution, element abundances in the universe, galaxy evolution and large structure, are sensitive to SNe. We plan to use the 0.8-m Tsinghua-NAOC Telescope (TNT) reflecting telescope and 2.16-m telescope located at NAOC Xinglong Observatory to observe some peculiar supernovae. .We focus on two kinds peculiar SNe: 1) SNe with special characters on their spectra and light curves. 2) SNe with photometry and spectroscopy taken a few days after their explosions. According to the observations, we can obtain the properites of the SNe progenitors, such as the mass-loss rate, the characters of circum stellar material (CSM), which can be used to contrain the explosion mechanism of SNe. .We have finished the research for type IIn SN 2010jl whose progenitor should be a luminous blue variable (LBV) with high mass-loss rate. The early-time (two days after its explosion) spectra of SN 2011fe, the brightness SN Ia since 1972, help us to understand the explosion of type Ia SNe.

超新星研究是目前国际天文学研究的热点课题。作为宇宙中最剧烈的天体物理现象之一，超新星与恒星形成，星族演化，宇宙金属增丰，星系演化以及宇宙大尺度结构等前沿物理问题都息息相关。本申请计划利用中国科学院国家天文台和清华大学联合建造的80cm口径望远镜，以及国家天文台2.16米望远镜，对具有特殊性质超新星进行测光与光谱观测。计划针对的主要目标有：1）光谱和光变曲线形状有特殊特征的超新星。2）具有极早期的光谱和测光数据的超新星。通过对这些特殊超新星的研究，可以获得其前身星的质量损失率，星周介质性质等，主要用于对超新星爆发机制的限定。已经完成的对IIn型超新星SN 2010jl的观测表明，其前身星具有很高的质量损失率，可能是大质量的亮蓝变星（LBV）。正在进行的对2011年极亮Ia型超新星SN 2011fe的极早期观测，为研究Ia型超新星的前身星的爆发模型提供了很好的素材。

时域天文学在天文学大家庭中，开始占有越来越重要的地位。最近几年的观测和存储设备的迅速发展，让时域天文学快速上升，并很快成为未来各大天文学设备的重要科学目标之一。越来越多的大视场巡天计划，每年为天文学家发现大量的各类瞬变源（超新星，伽马暴，活动星系核...）。作为时域天文学的重要研究目标之一，每年有上千颗各种类型的超新星被发现。然而，截止到目前，很多类型超新星的前身星系统以及其爆发机制，仍然没有获得很明确的答案。随着超新星发现数目的增加，天文学家将更多的注意力集中于某些与众不同的特殊超新星。因此，如何获得这些超新星的更完备的数据，成为未来超新星研究的重点。超新星的观测一般分为发现，证认和后随观测三个方面。超新星的发现需要大视场望远镜对大面积天区的连续重复观测，通过比较图像的差别来寻找超新星候选体。单独的测光数据，不能准确的告诉我们该候选体是否是超新星或者属于哪个类型，这样的问题需要之后对目标源的光谱观测来证实和解答。对已经证实的超新星，我们还需要继续进行连续的测光与光谱观测，来研究它的性质如何随时间变化，从而进一步揭示超新星前身星的秘密。针对国内现有望远镜设备的特点，本项目主要使用了国家天文台兴隆观测站的2.16米望远镜，对最新发现的超新星进行了光谱证认和后随光谱观测（本项目还获得了2.16米望远镜的重点课题支持），同时使用兴隆观测站80厘米望远镜进行超新星的后随测光观测。从2013年开始，本项目利用2.16米望远镜获得了超过200条各类不同超新星的光谱，并有26颗超新星是通过这些光谱获得证认的，其中大部分是我国自主完成的清华大学－国家天文台瞬变源项目所发现的超新星候选体。对这些超新星类型的及时光谱证认，很快通过电子快报形式发送给全球天文学家，以方便大家对有特殊特征的超新星进行及时的后随跟踪观测。80厘米望远镜三年来的测光观测数据，也为我们提供了100多颗各类超新星的光变曲线，并通过合作的形式，与意大利，美国等地的超新星研究者完成了一系列文章。通过完成本项目，我们积累了大量超新星观测的经验，并对利用观测数据，估算了部分超新星前身星的质量，爆发时候的能量和与周围星际间物质的相互作用机制，从而对Ia，IIP和Ic型超新星的爆发机制等前沿课题进行了讨论研究。项目还积累了一定数量的超新星光谱与测光数据库，为下一步的超新星实测研究提供很好的启动条件。