X-ray Investigation of Supernova Remnant 3C 396 with XRISM/Resolve and Athena/X-IFU

Year 2023, , 53 - 56, 31.12.2023

Cihad Deniz , Aytap Sezer , Hicran Bakış

https://doi.org/10.55064/tjaa.1187105

Abstract

Composite supernova remnants (SNRs) are characterized by a central pulsar wind nebula (PWN) and a shell expanding in the interstellar medium (ISM). These SNRs typically show thermal emission from ejected stellar matter (ejecta) by a supernova explosion and non-thermal emission from PWN, in their X-ray spectra. Therefore, the composite SNRs have a critical role in investigations of ejecta, the evolution of SNRs, and the structure of the ISM. 3C 396 is classified as a composite SNR due to the PWN at its center and shell structure. According to ASCA and Suzaku X-ray data analyses, X-ray spectra of the PWN in this SNR interestingly show both thermal and non-thermal emission. XRISM/Resolve and Athena/X-IFU X-ray missions with high spectral resolution will provide the examination of interactions between PWN-SNR. In this study, Resolve and X-IFU spectral simulations of 3C 396 were performed and the first results were presented.

Keywords

Supernova remnants, individual:3C 396 (G39.2-0.3), Interstellar medium, X-ray emission, Simulations

Süpernova Kalıntısı 3C 396'nın X-Işın Dalgaboylarında XRISM/Resolve ve Athena/X-IFU ile İncelenmesi

Abstract

Kompozit morfolojili süpernova kalıntıları (SNK), merkezinde bir pulsar rüzgâr bulutsusu (pulsar wind nebula, PWN) ve yıldızlararası ortamda (YAO) genişleyen bir kabuk (shell) yapısı ile tanımlanırlar. Bu tür SNK'ların X-ışın tayflarında süpernova patlamasıyla yıldızdan atılan maddeden (ejekta) kaynaklanan ısısal ışıma ile PWN'den gelen ısısal olmayan ışıma görülmektedir. Böylece, bu SNK'ların araştırılması; ejekta, SNK'ların evrimi ve YAO'nun yapısı hakkında önemli bilgiler sunmaktadır. 3C 396, merkezindeki PWN ve sahip olduğu kabuk nedeniyle kompozit türü SNK olarak sınıflandırılmaktadır. ASCA ve Suzaku X-ışın uydu verileri ile yapılan önceki çalışmalar, bu SNK'daki PWN'den tipik olmayan bir şekilde ısısal ve ısısal olmayan ışıma geldiğini göstermiştir. Yüksek tayfsal çözünürlüğe sahip XRISM/Resolve ve Athena/X-IFU X-ışın uyduları ile PWN-SNK arasındaki ilişkinin araştırılması mümkün olacaktır. Bu çalışmada, 3C 396’nın Resolve ve X-IFU tayfsal simülasyonları yapılmış olup elde edilen ilk sonuçlar sunulmuştur.

Keywords

Supernova remnants, individual:3C 396 (G39.2-0.3), Interstellar medium, X-ray emission, Simulations

References

• Acero F. et al., 2016, ApJS, 224, 8
• Aharonian F. A. et al., 2001, A&A, 375, 1008
• Aharonian F. et al., 2005, A&A, 439, 635
• Arnaud K. A. 1996, in ASP Conf. Ser. 101, Astronomical Data Analysis Software and Systems V, ed. G. H. Jacoby & J. Barnes (San Francisco, CA: ASP), 17
• Barret D. et al., 2018, SPIE, 10699, 106991G.
• Becker R. H., Helfand D. J., 1987, AJ, 94, 1629
• Bochow A., 2011, PhDT
• Borkowski K.J., Reynolds S.P., Roberts M.S.E., 2016, ApJ, 819, 160
• Caswell J. L., Murray J. D., Roger R. S., Cole D. J., Cooke D. J., 1975, A&A, 45, 239
• Caswell J. L., Haynes R. F., Milne D. K., Wellington K. J., 1982, MNRAS, 200, 1143
• Cesur N., Sezer A., de Plaa J., Vink J., 2019, AdSpR, 64, 759
• de Oña Wilhelmi E., Sushch I., Brose R., Mestre E., Su Y., Zanin R., 2020, MNRAS, 497, 3581
• Deniz C., Sezer A., Bakis H., Raycheva N. C., 2022, AdSpR, 69, 2342
• Gaensler B.M., Slane P.O., 2006, ARA&A 44, 17
• Gaensler B.M., Wallace B.J., 2003, ApJ, 594, 326
• H. E. S. S. Collaboration et al., 2018, A&A, 612, A1
• Hewitt J. W., Rho J., Andersen M., Reach W. T., 2009, ApJ, 694, 1266
• Harrus I. M., Slane P. O., 1999, ApJ, 516, 811
• Ishisaki Y. et al., 2007, PASJ, 59, 113
• Ishisaki, Y. et al., 2018, J Low Temp Phys, 193, 991–995
• Jacovich T., Patnaude D., Slane P., Badenes C., Lee S.-H., Nagataki S., Milisavljevic D., 2021, ApJ, 914, 41
• Koyama K. et al., 2007, PASJ, 59, 23
• Kilpatrick C. D., Bieging J. H., Rieke G. H., 2016, ApJ, 816, 1
• Lee H.-G., Moon D.-S., Koo B.-C., Lee J.-J., Matthews K., 2009, ApJ, 691, 1042
• Nandra K. et al., 2013, arXiv, arXiv:1306.2307
• Nobukawa K. K. et al., 2018, ApJ, 854, 87
• Olbert C. M., Keohane J. W., Arnaud K. A., Dyer K. K., Reynolds S. P., Safi-Harb S., 2003, ApJ, 592, L45
• Ranasinghe S., Leahy D. A., 2018, AJ, 155, 204.
• Scaife A. et al., 2007, MNRAS, 377, L69
• Sezer A., Ergin T., Cesur N., Tanaka S. J., Kisaka S., Ohira Y., Yamazaki R., 2020, MNRAS 492, 1484
• Su Y., Chen Y., Yang J., Koo B.-C., Zhou X., Lu D.-R., Jeong I.-G., DeLaney T., 2011, ApJ, 727, 43
• Tashiro M. et al., 2018, SPIE, 10699, 1069922
• Vink J., 2012, A&ARv, 20, 49
• Vink J., 2020. Physics and Evolution of Supernova Remnants. Cham, Switzerland: Springer International Publishing.
• XRISM Science Team 2020, Science with the X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM). arXiv e-prints, p. arXiv:2003.04962.
• Woosley S. E., Weaver T. A., 1995, ApJS, 101, 181