[論文レビュー] SNLS -- the Supernova Legacy Survey

C. J. Pritchet, Collaboration, SNLS|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2004

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

超新星遺産調査（SNLS）は、CFHTのMegaCamを用いて、4つの1 deg²の領域で多バンド光曲線（g′r′i′z′）をもつ300個以上のIa型超新星を検出し、正確に測定する。これにより、ダークエネルギーの状態方程式パラメータwの高精度な宇宙論的測定が可能となり、±0.10未満の精度で実施され、コスモロジカル定数（w = −1）と他のダークエネルギーモデルの区別が可能となる。

ABSTRACT

Type Ia supernovae provide direct evidence for an accelerating universe, and for the existence of "dark energy" driving this expansion. The Supernova Legacy Survey (SNLS) will deliver many hundreds of SNIa detections, and well-sampled g'r'i'z' light curves, over the next 5 years. Using these data, we will obtain a precise measurement of the cosmological parameters (Omega_mass, Omega_Lambda); our goal is to determine the cosmological equation of state parameter w to a precision better than +-0.10, and hence test theories for the origin of the universal acceleration. SNLS uses the CFHT MegaCam imager (400 Megapixels, 1 deg^2) to image four fields around the sky in 4 filters, with typical time sampling of 3--4 nights. A total of 202 nights of CFHT time has been allocated over the next 5 years for these observations; a large program of followup spectroscopy is now underway at VLT, Gemini, Keck, and Magellan. SNLS has been running since August 2003. There now exist about 330 reliable SN detections with excellent light curves out to beyond redshift 0.9, of which about 80 have been spectroscopically identified as Type Ia's. See http://www.cfht.hawaii.edu/SNLS for up-to-the-minute information on the latest SN discoveries.

研究の動機と目的

• 大規模なIa型超新星のサンプルを用いて、宇宙論的パラメータΩ_MとΩ_Λを高精度で測定すること。
• ダークエネルギーの状態方程式パラメータwを±0.10未満の精度で特定し、ダークエネルギーがコスモロジカル定数（w = −1）か動的な場かを検証すること。
• 赤方偏移0.2 < z < 0.9の範囲で、光曲線と分光データを分析することにより、超新星およびその宿主銀河の進化を研究すること。
• 光度測定、キャリブレーション、フィルタ応答の系統誤差を検出し、是正することで、強固な宇宙論的制約を確保すること。
• 宿主銀河に依存する効果（金属量、減光、年齢など）が超新星の明るさと色に与える影響を調査・検証すること。

提案手法

• 調査は、40000万画素、1 deg²の視野を持つCFHTのMegaCamイメージャを用い、4つの天の領域でg′、r′、i′、z′フィルタを用いた深さのある広域撮影を実施する。
• 観測は、通常3〜4日間隔（約2日間隔のレストフレーム）のキュー順スケジューリング方式のサービスモードで実施され、ギャップを最小限に抑え、正確な光曲線再構築を可能にする。
• 時間的連続した光度測定から光曲線が構築され、最大明るさは、観測ギャップがあっても±0.1 mag未満の精度で測定される。
• VLT、Gemini、Keck、Magellanでの分光的追従観測により、Ia型超新星の確認と赤方偏移の測定が行われ、2004年までに約80個が確認された。
• 同じ領域内の二次標準星を用いたキャリブレーションにより、光度測定の精度を±0.02 magまで高め、フィルタおよびCCD応答のばらつきを低減する。
• 統計的シミュレーションを用いて、平坦宇宙を仮定し、Ω_Mの事前分布を用いることで、wの測定精度を向上させる宇宙論的制約を予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移のIa型超新星を用いて、ダークエネルギーの状態方程式パラメータwを±0.10未満の精度で測定できるか。
• RQ2 z ≈ 0.3–0.9におけるSNeIaの観測された明るさ距離は、コスモロジカル定数（w = −1）を支持するか、それとも動的なダークエネルギーモデル（例：w = −0.8）を支持するか。
• RQ3 フィルタ応答のばらつき、色項、スペクトルエネルギー分布の畳み込みといった系統的誤差が、超新星の明るさおよび宇宙論的パラメータの測定をどのようにバイアスする可能性があるか。
• RQ4 高赤方偏移のSNeIaの光曲線と色は、局所のSNeIaと比較してどう異なるか。また、固有の性質における進化の兆候は見られるか。
• RQ5 観測データを用いて、物質支配からダークエネルギー支配への遷移を、ハッブルパラメータのラックラック時間依存性を測定することで制約できるか。

主な発見

• 2004年8月までに、SNLSは、良好にサンプリングされたg′r′i′z′光曲線を有する約330個の信頼性の高い超新星候補を検出し、そのうち80個が分光的に確認されたIa型超新星であった。
• 高頻度の観測スケジューリングと強固なキャリブレーションのおかげで、観測ギャップがあっても最大明るさの測定精度が±0.1 mag未満に達した。
• Ω_Mに事前分布を用いることで、wの測定精度が±0.05まで向上し、w = −1（コスモロジカル定数）とw = −0.8（クイントエシスモデル）の区別が十分に可能となる。
• 累積的発見率から、5年間の調査期間中に約300個の超新星が期待され、そのうちの顕著な割合が分光的に確認される見込みである。
• フィルタ応答、色項、スペクトルエネルギー分布の畳み込みによる系統誤差が主な課題であるが、継続的なキャリブレーションとフィールド内標準星の参照によって是正可能である。
• シミュレーションの結果、300個のSNeIaのサンプルにより、(w–Ω_M)平面における95%信頼領域が、w = −1とw = −0.8を高い統計的有意性で区別できることが示された。