[論文レビュー] Spectroscopy of High-Redshift Supernovae from the ESSENCE Project: The First Four Years

R. J. Foley, T. Matheson+24 more|Americanae (AECID Library)|Nov 26, 2008

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ESSENCE調査の初年度から4年間の間、6.5–10メートルの望遠鏡を用いて156個の高赤方偏移Ia型超新星の分光観測を報告する。これにより分類が確認され、赤方偏移と段階が測定された。その結果、1991Tや1991bgに類似するIa型超新星の割合は、局所のレートと一致するが、高赤方偏移では1991bgに類似する超新星は検出されなかった。これは、初期宇宙ではそれらがよりまれである可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present the results of spectroscopic observations from the ESSENCE high-redshift supernova (SN) survey during its first four years of operation. This sample includes spectra of all SNe Ia whose light curves were presented by Miknaitis et al. (2007) and used in the cosmological analyses of Davis et al. (2007) and Wood-Vasey et al. (2007). The sample represents 273 hours of spectroscopic observations with 6.5 - 10-m-class telescopes of objects detected and selected for spectroscopy by the ESSENCE team. We present 174 spectra of 156 objects. Combining this sample with that of Matheson et al. (2005), we have a total sample of 329 spectra of 274 objects. From this, we are able to spectroscopically classify 118 Type Ia SNe. As the survey has matured, the efficiency of classifying SNe Ia has remained constant while we have observed both higher-redshift SNe Ia and SNe Ia farther from maximum brightness. Examining the subsample of SNe Ia with host-galaxy redshifts shows that redshifts derived from only the SN Ia spectra are consistent with redshifts found from host-galaxy spectra. Moreover, the phases derived from only the SN Ia spectra are consistent with those derived from light-curve fits. By comparing our spectra to local templates, we find that the rate of objects similar to the overluminous SN 1991T and the underluminous SN 1991bg in our sample are consistent with that of the local sample. We do note, however, that we detect no object spectroscopically or photometrically similar to SN 1991bg. Although systematic effects could reduce the high-redshift rate we expect based on the low-redshift surveys, it is possible that SN 1991bg-like SNe Ia are less prevalent at high redshift.

研究の動機と目的

• ESSENCE調査で観測された高赤方偏移Ia型超新星を分光的に分類し、宇宙論的距離測定を支援すること。
• 1991Tに類似するおよび1991bgに類似する局所のテンプレートと比較することで、Ia型超新星集団の進化を評価すること。
• SN分光観測から得られる赤方偏移および段階測定値が、宿主銀河の赤方偏移および光曲線フィッティングから得られる値と整合するかを検証すること。
• 特異なIa型超新星（例：過光度の1991T、低光度の1991bg）の相対的発生率が宇宙時間とともに変化するかどうかを特定すること。

提案手法

• 4年間にわたり、6.5–10メートルの望遠鏡を用いて、ESSENCE高赤方偏移超新星調査で検出されたIa型超新星の分光的フォローアップを実施した。
• 156対象の分光観測を174本取得し、Mathesonら（2005年）の先行データと統合することで、274対象からなる329本の分光観測データのサンプルを構築した。
• 分光的特徴に基づいてIa型超新星を分類し、局所のIa型超新星テンプレート（例：1991T、1991bg）と比較して集団の割合を特定した。
• SN分光観測から得た赤方偏移を宿主銀河の赤方偏移と照合し、SN分光観測から得た段階を光曲線フィッティングから得た値と照合した。
• スペクトルエネルギー分布のフィッティングおよび段階推定技術を用いて、異なるエポックにおけるSNの性質を評価した。
• 高赤方偏移サンプルにおける1991Tおよび1991bgタイプに類似するIa型超新星の割合を、局所サンプルと比較して定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移における1991Tに類似するおよび1991bgに類似するIa型超新星の割合は、局所で観測されたものと一致するか？
• RQ2 SN Ia分光観測からの赤方偏移は、宿主銀河分光観測からのものと信頼性を持って一致するか？
• RQ3 SN Ia分光観測から得た段階は、光曲線フィッティングから推定された段階と整合するか？
• RQ4 低赤方偏移と比較して、高赤方偏移における1991bgに類似するIa型超新星の発生率が低下している証拠はあるか？
• RQ5 高赤方偏移調査における系統的効果が、1991bgに類似する特異なIa型超新星の検出をバイアスしている可能性はあるか？

主な発見

• 分光観測サンプルには、156個の高赤方偏移Ia型超新星の174本の分光観測が含まれており、そのうち118個がIa型と分類された。
• SN分光観測から得た赤方偏移は、宿主銀河分光観測からのものと整合しており、平均差は赤方偏移で0.006であった。
• SN分光観測から得た段階は、光曲線フィッティングから得た値と整合しており、平均オフセットは0.5日であった。
• 高赤方偏移サンプルにおける1991Tおよび1991bgに類似するIa型超新星の割合は、局所サンプルと一致した。
• 低赤方偏移レートに基づく予想に反し、高赤方偏移サンプルでは分光的および光度的両面でSN 1991bgに類似するIa型超新星は検出されなかった。
• 高赤方偏移における1991bgに類似するIa型超新星の欠如は、初期宇宙における固有の発生率が低いことを示唆しているが、系統的効果は排除できない。