Systematic study of magnetar-powered hydrogen-rich supernovae

• Autores: Orellana, Mariana Dominga; Bersten, Melina C.; Moriya, Takashi J.
• Año de publicación: 2018
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Astronomía; supernovae: general; supernovae: individual: OGLE-2014-SN-073; supernovae: individual: SN 2004em; Astronomía
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Orellana, Mariana D. Universidad Nacional de Río Negro, Sede Andina; Argentina
Fil: Orellana, Mariana D. CONICET; Argentina
Fil: Bersten, Melina C. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP), CCT-CONICET; Argentina
Fil: Bersten, Melina C. CONICET; Argentina
Fil: Bersten, Melina C. The University of Tokyo. Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI); Japan
Fil: Moriya, Takashi J. Division of Theoretical Astronomy, National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences; Japan
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Context. It has been suggested that some supernovae (SNe) may be powered by a magnetar formed at the moment of the explosion. While this scenario has mostly been applied to hydrogen-free events, it may also be possible for hydrogen-rich objects. Aims. We aim to explore the effect of including a magnetar on the light curves of supernovae with H-rich progenitors. Methods. We have applied a version of our one-dimensional local thermodynamic equilibrium radiation hydrodynamics code that takes into account the relativistic motion of the ejecta caused by the extra energy provided by the magnetar. For a fixed red supergiant (RSG) progenitor, we have obtained a set of light curves that corresponds to different values of the magnetar initial rotation energy and the spin-down timescale. The model is applied to SN 2004em and OGLE-2014-SN-073, two peculiar Type II SNe with long-rising SN 1987A-like light curves, although with much larger luminosities. Results. The presence of a plateau phase in either normal or superluminous supernovae is one possible outcome, even if a magnetar is continuously injecting energy into the ejecta. In other cases, the light curve shows a peak but not a plateau. Also, there are intermediate events with a first peak followed by a slow decline and a late break of the declining slope. Our models show that bright and long rising morphologies are possible even assuming RSG structures. Conclusions. A large number of supernova discoveries per year reveal unexpected new types of explosions. According to our results, SLSNe II-P are to be expected, as well as a variety of light curve morphologies that can all be possible signs of a newly born magnetar.
Contexto. Se ha sugerido que algunas supernovas (SNe) pueden ser alimentadas por un magnetar formado en el momento de la explosión. Si bien este escenario se ha aplicado principalmente a eventos libres de hidrógeno, también puede ser posible para objetos ricos en hidrógeno. Objetivos Nuestro objetivo es explorar el efecto de incluir un magnetar en las curvas de luz de las supernovas con progenitores ricos en H. Métodos. Hemos aplicado una versión de nuestro código de hidrodinámica de equilibrio termodinámico local unidimensional que tiene en cuenta el movimiento relativista de la eyección causada por la energía extra proporcionada por el magnetar. Para un progenitor fijo de supergigante roja (RSG), hemos obtenido un conjunto de curvas de luz que corresponde a diferentes valores de la energía de rotación inicial del magnetar y la escala de tiempo de rotación. El modelo se aplica a SN 2004em y OGLE-2014-SN-073, dos SNe Tipo II peculiares con curvas de luz similares a SN 1987A de largo aumento, aunque con luminosidades mucho más grandes. Resultados La presencia de una fase de meseta en supernovas normales o superluminosas es un resultado posible, incluso si un magnetar está inyectando energía continuamente en la eyección. En otros casos, la curva de luz muestra un pico pero no una meseta. Además, hay eventos intermedios con un primer pico seguido de una disminución lenta y una ruptura tardía de la pendiente descendente. Nuestros modelos muestran que son posibles morfologías brillantes y de crecimiento prolongado incluso asumiendo estructuras RSG. Conclusiones Una gran cantidad de descubrimientos de supernovas por año revelan nuevos tipos inesperados de explosiones. Según nuestros resultados, cabe esperar SLSNe II-P, así como una variedad de morfologías de curva de luz que pueden ser posibles signos de un magnetar recién nacido.