[論文レビュー] Peculiar Velocities from Type Ia Supernovae

Adam G. Riess|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 7

ひとこと要約

本論文では、タイプIa超新星（SNe Ia）を正確な宇宙論的距離標準として用い、特に局所銀河群の運動を測定する。SNe Iaによるバルクフローの方向は、CMBダイポールと整合的であるが、Lauer-Postmanフレームとは整合しない。質量密度パラメータβは、IRASで0.4（95%信頼区間でβ > 0.7は除外）、ORSで0.3（95%信頼区間でβ < 0.15は除外）と制約され、統計的限界があるものの、SNe Iaが大スケール流れの研究において今後ますます重要な役割を果たす可能性が示唆される。

ABSTRACT

Type Ia supernovae have only recently been employed to measure the peculiar motions of galaxies. The great distances to which SNe Ia can be seen makes them particularly well-suited to constraining large-scale velocity flows. The high precision of SN Ia distance measurements limits the contamination of such measurements by Malmquist or sample selection biases. I review the recent use of SNe Ia to measure the motion of the Local Group (updated to include 44 SNe Ia). The direction of the best-fit motion remains consistent with that inferred from the CMB (though modest bulk flows cannot be ruled out) and inconsistent with the Lauer-Postman frame. Comparisons between SN Ia peculiar velocities and gravity maps from IRAS and ORS galaxies yields constraints on the mass density which gives rise to the gravitationally induced peculiar motions. Indications are for $β$=0.4 from IRAS, and 0.3 from the ORS, with $β&gt;0.7$ and $β&lt;0.15$ ruled out at 95% confidence levels from the IRAS comparison. The contributions of SNe Ia to peculiar velocity studies are limited by statistics, but the great increase in the recent discovery rate suggests SNe Ia may become increasingly important in constraining flows.

研究の動機と目的

• 局所銀河群の固有速度を、タイプIa超新星を標準標準光源として用いて測定すること。
• IRASおよびORS銀河の重力場マップに基づく予測速度と比較して、SNe Iaから得られる固有速度を用いて質量密度パラメータを推定すること。
• 局所銀河群の運動がCMBダイポールおよびLauer-Postmanフレームと整合するかを検証すること。
• SNe Iaが大スケール速度流れを制約するにあたり、統計的限界が及ぼす影響と今後の可能性を評価すること。

提案手法

• SNe Iaは距離測定精度が高く、マールムクイストバイアも小さいため、標準標準光源として用いる。
• 44個のSNe Iaのサンプルを用いて、局所銀河群のバルクフローのベクトルを特定する。
• IRASおよびORS銀河分布に基づく重力場マップから予測される速度と、SNe Iaから得られた観測固有速度を比較する。
• 統計的モデリングを用いて、β = Ω₀^0.6 / b（bはバイアスパラメータ）として定義される質量密度パラメータβの制約を導出する。
• 尤度解析を用いて、IRASおよびORSの両データセットからβの95%信頼区間を特定する。
• 結果をCMBダイポールおよびLauer-Postmanフレームと比較し、既知の運動学的基準フレームとの整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイプIa超新星を用いた測定から、局所銀河群のバルクフロー速度は何か？
• RQ2 SNe Iaから得られる固有速度は、IRASおよびORS銀河密度場から予測される速度とどのように異なるか？
• RQ3 局所銀河群の運動は、CMBダイポールまたはLauer-Postmanフレームと整合するか？
• RQ4 SNe Iaのデータは、質量密度パラメータβにどのような制約を課すか？
• RQ5 統計的限界は、SNe Iaによる固有速度測定の信頼性にどのように影響するか？

主な発見

• SNe Iaによる最良のフィットによるバルクフローの方向は、CMBダイポールと整合的であり、全体の宇宙静止フレームと一致していることを示唆する。
• バルクフローの方向はLauer-Postmanフレームとは整合せず、過去の運動学的モデルに不整合がある可能性を示唆する。
• IRASに基づく重力場マップから得られるβは0.4であり、95%信頼区間でβ > 0.7は除外される。
• ORS銀河マップから得られるβは0.3であり、95%信頼区間でβ < 0.15は除外される。
• 本研究では、SNe Iaが低バイアスで固有速度を測定する強力な手法であることが確認されたが、現在の統計的パワーには限界がある。
• SNe Iaの発見率の増加を考えると、今後、大スケール宇宙流れを制約する上で、SNe Iaがますます重要になる可能性がある。