GRB 171205A/SN 2017iuk: Is the Central Engine a Magnetar?

Abstract It is known that there is an association between long gamma-ray bursts and supernovae (SNe), and study of these SNe is important for exploring the death of massive stars. Here, we investigate GRB 171205A/SN 2017iuk (at redshift z = 0.0368) by fitting multiband light curves and modeling the SN 2017iuk spectra with SYNAPPS. The light curve of GRB 171205A/SN 2017iuk shows a long plateau, not only in X-rays but also in optical bands. This plateau may be from the late-time contribution of a magnetar central engine. We use a magnetar spindown model, 56 Ni model, and cooling model to fit the multiband light curves. The best-fitting results reveal the total SN ejected mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">ej</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>4.6</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.70</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.20</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> , Ni mass <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">Ni</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>0.3</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.03</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.05</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>M</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> , and total kinetic energy E K ≈ 3.14 × 10 52 erg, consistent with the average values inferred for other gamma-ray burst-SNe. The best-fitting photospheric velocities are 14,700 and 11,400 km s −1 , and the photospheric temperatures are 9900 and 11,800 K, at +7.2 and +13.2 days (respectively). From our light curves and spectral analysis, we suggest that the central engine of GRB 171205A/SN 2017iuk is likely to be a magnetar, with initial spin period <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>P</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>70.6</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.97</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.62</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:mi mathvariant="normal">ms</mml:mi> </mml:math> and surface magnetic field at the pole <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>3.8</mml:mn> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.61</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.33</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>15</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi> </mml:math> .