Evidence for Pre-SN Mass Loss in the Galactic SNR 3C 58

Abstract

We discuss the findings of a comprehensive imaging and spectroscopic survey of the optical emission associated with the supernova remnant 3C 58 (Fesen et al. 2007) as they relate to the topic of pre-SN mass loss. Spectroscopically measured radial velocities of over 450 emission knots within the remnant show two distinct kinematic populations of optical knots: a high-velocity group with radial velocities in the range of 700 - 1100km~s^-1 and a lower velocity group exhibiting radial expansion velocities below ∼ 250km~s^-1. We interpret the high-velocity knots as ejecta from the SN explosion and the low-velocity knots as shocked circumstellar material (CSM) likely resulting from pre-SN mass loss. The chemical signatures of the two populations also show marked differences. The high velocity group includes a substantial number of knots with notably higher [N II]/H α ratios not seen in the lower velocity population, suggesting greater nitrogen enrichment in the ejecta than in the CSM. These results are compared with evidence for pre-SN mass loss in the Crab Nebula, perhaps the remnant most similar to 3C 58. These SNRs may comprise two case studies of pre-SN mass loss in relatively low mass ( 8 - 10M_⊙) core-collapse progenitors.

Resumen

Discutimos los hallazgos de la emisiónóptica asociada al remanente de supernova 3C 58 (Fesen et al. 2007) mediante un reconocimiento de imagen y espectroscópico, y lo relacionamos con la pérdida de masa de pre- supernova. Las velocidades radiales espectroscópicas de más de 450 nudos de emisión dentro del remanente muestran dos distintas poblaciones cinemáticas: un grupo de alta velocidad con velocidades radiales entre 700 y 1100 km s−1 y otro grupo de baja velocidad que muestra velocidades por debajo de ∼250 km s−1. Interpretamos que los nudos de alta velocidad pertencen al material eyectado por la explosión, y que los de baja velocidad es material chocado del medio circunestelar (CSM) formado en la pérdida de masa de pre- supernova. Las abundancias químicas de ambas poblaciones también muestran marcadas diferencias. El grupo de alta velocidad incluye un número substancial de nudos con significativamente altos cocientes de [N II]/Hα que no se ven en la población de baja velocidad, lo que sugiere un enriquecimiento mayor de nitrógeno en el material eyectado que en el CSM. Estos resultados son comparados con la evidencia de pérdida de masa de pre-supernova en la nebulosa del Cangrejo, quizás el remanente más similar a 3C 58. Estos remanentes pueden ser dos casos de estudio de pérdidas de masa de pre-supernova en progenitores de núcleos colapsantes de baja masa (∼8 −10 M⊙).