李傳睿 (Chuan-Jui Li)

研究

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Ia超新星殘骸

超新星殘骸 0509-68.7 (N103B)

Credit: NASA, ESA and Y.-H. Chu, Judy Schmidt/CXC/SAO

Ia超新星殘骸N103B的物理結構 (Physical Structures of the Type Ia Supernova Remnant N103B)

Li, C.-J., Chu, Y.-H., Gruendl, R. A., et al., The Astrophysical Journal, 836, 85 (2017)

N103B是大麥哲倫雲中的一個年輕的 Ia 超新星殘骸，我在裡面尋找能解開其前世之謎的關鍵線索：倖存伴星。使用哈伯太空望遠鏡拍攝的 N103B 影像，我分析了N103B附近恆星在不同波段中的亮度資料(光度)，構建了這些恆星的顏色-星等圖，並將顏色-星等圖中恆星的位置與倖存伴星的模型預測進行比較。

過去數十年，在銀河系的 Ia 超新星殘骸中，沒有任何毫無爭議的倖存伴星被發現。在這篇研究中，我用哈伯望遠鏡量測的恆星光度資料，找到了第一個銀河系之外，Ia 超新星殘骸中可能的倖存伴星!

台灣物理學會研究生優良論文獎 2018

(The Physical Society of Taiwan Excellent Postgraduates Student Thesis Award 2018)

在大麥哲倫雲的年輕Ia超新星殘骸中尋找倖存伴星 (Search for Surviving Companions of Progenitors of Young LMC SN Ia Remnants)

Li, C.-J., Kerzendorf, W. E., Chu, Y.-H., et al., The Astrophysical Journal, 886, 99 (2019)

從之前的工作延伸，我使用超大望遠鏡的多元單位光譜探測器，觀測大麥哲倫星雲中的年輕 Ia 超新星殘骸，並對其附近的恆星進行光譜分析。

在這項工作中，我又找到其他可能的倖存伴星。天文學中常常說，一張圖勝過千言萬語，但一段光譜勝過千萬張圖，這是第一次在銀河系外，使用光譜在Ia超新星殘骸中找到可能的倖存伴星，比之前用光度觀測得到更多恆星的資訊！除此之外，我發現大麥哲倫雲中 20%~60% 的年輕Ia超新星殘骸，其前世可能都為白矮星跟恆星伴星組成的雙星系統，這個比例明顯高於人們之前在銀河系內預測的20%。

科技部博士後研究人員學術研究獎 2020

(Ministry of Science and Technology Postdoctoral Fellow Academic Research Award 2020)

超新星殘骸 0519-69.0

Credit: X-ray: NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes; Optical: NASA/STScI

審稿者: ``這項工作對於我們增加 Ia 超新星倖存伴星的知識是重要的一步。為了更了解 Ia 超新星的本質，目前(銀河系內)已探索的 Ia 超新星殘骸數量有限，這項工作探索了大麥哲倫雲中的 Ia 超新星殘骸，大大擴展了這個研究領域的知識。''　

Referee: ``This work is a significant step in improving the knowledge of surviving companions of SNe Ia explosions. Due to the limited number of supernova remnants explored for the determination of nature of SNe Ia, the work presented here exploring SNe Ia in the LMC expands substantially the knowledge in this field of research.'' (原文)

超新星殘骸 0509-67.5

Credit: Optical: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA) X-ray: NASA/CXC/SAO/J.Hughes et al

超新星殘骸 0505-67.9 (DEM L71)

Credit: X-ray: NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes et al; Optical: ESA/Hubble & NASA and Y. H. Chu Judy Schmidt

超新星殘骸 0548-70.4

Credit: Y. H. Chu

從年輕Ia超新星殘骸中發射出的禁線 (Forbidden Line Emission from Type Ia Supernova Remnants Containing Balmer-Dominated Shells)

Li, C.-J., Chu, Y.-H., John C. Raymond, et al., The Astrophysical Journal, 923,141 (2021)

禁線，是指在地球實驗室中很難觀測到的發射譜線。年輕Ia超新星殘骸經常在光學波段的巴耳末譜線影像(如Ｈα)中呈現出明顯的絲狀殼，但在禁線的譜線影像則沒有或只有非常微弱的訊號(如左下圖的超新星殘骸0509-67.5)。但是，我使用超大望遠鏡的多元單位光譜探測器及先進技術望遠鏡的廣域集成光譜儀，很驚喜又意外的發現，在大麥哲倫雲星系中五個最年輕Ia超新星殘骸中，有多達四個殘骸內部有一團一團的拱星物質發射著明亮禁線(如右下圖的超新星殘骸N103B)，此觀測結果與多數人預期的絲殼狀且無禁線相反。其中，三個殘骸中發射禁線的拱星物質更是第一次被觀測到！

在這研究中，有80%的大麥哲倫雲年輕Ia超新星殘骸具有高密度拱星物質，這些拱星物質可能來自於超新星爆炸前恆星及白矮星的交互作用，暗示這些Ia型超新星殘骸前世的白矮星可能都擁有一個恆星伴侶星。這是首次有研究使用尋找拱星物質的方法，推論出銀河系外的其他星系中，年輕Ia超新星殘骸前世為白矮星及恆星的比例，而且這個比例跟先前使用尋找倖存伴星方法的結果一致。更有趣的是，這些拱星物質的物理特性似乎隨著超新星殘骸的年紀大小有演化效應，暗示Ia型超新星殘骸中拱星物質的存在，可能比人們根據銀河系內研究認為的更為普遍。

中研院天文所一月研究成果發表 2022

(ASIAA January Science Highlights 2022)

超新星殘骸0509-67.5的不同譜線影像。殘骸在Ｈα影像中呈現明顯絲殼狀，在Ｈα及禁線影像中沒有任何星雲凝聚物，符合其前身為雙白矮星系統的預期。左上及右上是哈伯太空望遠鏡和超大望遠鏡看到的Ｈα影像，其餘分別是氧(左中和左下)、鐵(右中)和硫(右下)的禁線影像。

超新星殘骸N103B的不同譜線影像。殘骸中有一團一團發射禁線的高密度拱星物質，可能來自於超新星爆炸前恆星及白矮星的交互作用，暗示N103B前世的白矮星可能有一個恆星伴星。左上及右上是哈伯太空望遠鏡和超大望遠鏡看到的Ｈα影像，其餘分別是氧(左中和左下)、鐵(右中)和硫(右下)的禁線影像。

在小麥哲倫星系的年輕超新星殘骸1E 0102.2-7219中尋找倖存伴星 (Searching For Surviving Companion In The Young SMC Supernova Remnant 1E 0102.2-7219)

Li, C.-J., Seitenzahl, I. R., Ishioka, R., Chu, Y.-H., et al., The Astrophysical Journal, 915, 20 (2021)

1E 0102.2–7219 (簡稱 E0102)是一個小麥哲倫星系中的年輕超新星殘骸。E0102被發現具有富含氧的超新星噴出物、一個可能的中子星和小量快速移動且富含氫的噴射物質。這些特性跟銀河系內的 IIb 超新星殘骸 Cas A 非常類似，因此 E0102 也被建議為一個 IIb 超新星殘骸。

這些快速移動且富含氫的噴射物質，暗示著 E0102 的超新星前世可能是一個雙星系統，在這雙星系統中，一個星的氫外殼因為與其伴侶星的相互作用被剝離，就變成現在觀測到富含氫的噴射物質。理論預測，這個伴侶星會在爆炸後存活並且保持明亮，但是奇怪的是，銀河系內的 Cas A 中並沒有找到這個倖存伴星，因此，在銀河系外的 E0102 中能不能找到這個倖存伴星，就是件非常有趣的事。