A multi-wavelegth study of extragalactic supernova remnants

Abstract

Supernova Remnants (SNRs) play an important role in the feedback and the shaping of the interstellar medium (ISM) and consequently of the entire galaxy. In this thesis, we aim to provide new tools, which allow the study of different SNR populations, as well as, the comparison between different studies and models. We also present new candidate SNRs in nearby galaxies. We construct new diagnostics for the optical identification of SNRs which are more efficient in low excitation SNRs, unlike the commonly used [S II](λλ6717,6731 ÅÅ)/Hα diagnostic. These new diagnostics combine emission-line ratios of strong forbidden lines, in 1, 2 and 3 dimensions and they can increase the number of the identified SNRs up to ~35%, compared to the [S II]/Hα diagnostic. In addition, we identify SNRs in the galaxies NGC45, NGC55, NGC1313, and NGC7793 following a totally automated method. We present 97 candidate SNRs (84 of which, are new identifications). The automated approach for the SNR identification, allows us to calculate the incompleteness and construct the Hα and the joint Hα-[S II] luminosity functions, free of selection effects. We also introduce the excitation function and we find that there is a trend for more luminous SNRs to exhibit lower excitation. This is probably due to the fact that the more luminous SNRs are in regions with increased Hα background, or embedded in H II regions. Motivated by the lack of theoretical models for the luminosity distribution of SNR populations, we develop a formalism for the construction of theoretical luminosity functions. These are based on shock models that predict the emerging emission-line luminosity of shocks for a wide range of ISM parameters, coupled with the velocity of shocks in the Sedov-Taylor phase. This way, we construct theoretical Hα and the joint (Hα-[S II]) luminosity functions. The comparison between theoretical and observational luminosity functions, shows very good agreement.

Τα Υπολείμματα Υπερκαινοφανών (ΥΥ) παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανατροφοδότηση και τον σχηματισμό του διαστρικού μέσου (ΔΜ). Σε αυτή τη διατριβή, σκοπός μας είναι να παρέχουμε νέα εργαλεία, που επιτρέπουν τη μελέτη διαφορετικών πληθυσμών ΥΥ, καθώς και τη σύγκριση μεταξυ διαφορετικών μελετών και μοντέλων. Επίσης παρουσιάζουμε νέα υποψήφια ΥΥ σε κοντινούς γαλαξίες. Κατασκευάζουμε νέα διαγνωστικά για την ταυτοποίηση ΥΥ στο οπτικό μέρος του φάσματος, πιο αποτελεσματικά σε ΥΥ χαμηλής διέγερσης, σε αντίθεση με το σύνηθες κριτήριο του [S II] λλ6717,6731ÅÅ/Hα. Τα νέα διαγνωστικά συνδυάζουν λόγους απαγορευμένων γραμμών εκπομπής σε 1, 2 και 3 διαστάσεις και μπορούν να αυξήσουν τον αριθμό των ταυτοποιημένων ΥΥ μέχρι ~35% σε σύγκριση με το διαγνωστικό του [S II]/Hα. Επιπλέον ταυτοποιούμε ΥΥ στους γαλαξίες NGC45, NGC55, NGC1313 και NGC7793 ακολουθώντας έναν τελείως αυτοματοποιημένο τρόπο. Παρουσιάζουμε 97 υποψήφια ΥΥ (τα 84 είναι νέες ταυτοποιήσεις). Αυτή η αυτοματοποιημένη προσέγγιση μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την πληρότητα του δείγματος και να κατασκευάσουμε την Ηα και την δύο διαστάσεων [S II]-Ηα συναρτήσεις λαμπρότητας απαλλαγμένες από εφέ επιλογής. Εισάγουμε επίσης τη συνάρτηση διέγερσης και βρίσκουμε ότι υπάρχει μια τάση για τα πιο λαμπρά ΥΥ να παρουσιάζουν χαμηλότερη διέγερση. Αυτό συμβαίνει πιθανώς γιατί τα πιο λαμπρά ΥΥ βρίσκονται σε περιοχές αυξημένου Ηα, ή μέσα σε περιοχές ιονισμένου υδρογόνου. Παρακινούμενοι από την έλλειψη θεωρητικών μοντέλων για την κατανομή λαμπροτήτων των ΥΥ, αναπτύσσουμε έναν φορμαλισμό για την κατασκευή θεωρητικών συναρτήσεων λαμπρότητας. Αυτές βασίζονται σε σοκ μοντέλα που προβλέπουν τη λαμπρότητα γραμμών εκπομπής σοκ για ένα μεγάλο εύρος παραμέτρων του ΔΜ, λαμβάνοντας υπόψη τις ταχύτητες των σοκ που βρίσκονται στη Sedov−Taylor φάση. ΄Ετσι κατασκευάζουμε τις θεωρητικές Ηα και [S II]-Ηα συναρτήσεις λαμπρότητας. Η σύγκριση μεταξύ θεωρητικών και παρατηρησιακών συναρτήσεων δείχνει πολύ καλή συμφωνία.