[論文レビュー] Subaru Spectroscopy of SDSS-II Supernovae

K. Konishi, Naoki Yasuda+12 more|arXiv (Cornell University)|Jan 8, 2011

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、SDSS-II超新星サーベイから選別された71個のIa型超新星（SN Ia）候補に対して、すばる望遠鏡のFOCAS装置を用いたフォローアップ分光観測を実施し、3600–9000Åの波長域で2ÅあたりS/Nが4–10に達した。新規に開発した分光抽出コードにより、宿主銀河からの汚染を効果的に分離し、0.05 < z < 0.4の範囲で59個の通常型SN Iaと3個の特異型を同定した。これは、宇宙論的研究に向けた中赤方偏移SN Iaサンプルを顕著に拡充したものである。

ABSTRACT

The Sloan Digital Sky Survey II (SDSS-II) Supernova Survey discovered Type Ia supernovae (SNe Ia) in an almost unexplored intermediate redshift range of $0.05 &lt; z &lt; 0.4$ and provided densely sampled multi-color light curves for SN candidates. Followup spectroscopy of this survey was carried out with the Subaru telescope and spectra of 71 SN Ia candidates were obtained. One spectrum was observed per candidate except for a peculiar variable. This paper presents the method for processing these spectra. The observed wavelength ranges of our spectra are 4000 to 9000 Å for Year 2005 and 3600 to 9000 Å for Year 2006. Most SN Ia spectra have signal to noise ratios (S/N) between 4 and 10 per 2 Å averaged over the entire wavelength region. We developed a new code to extract the SN spectral component from spectra contaminated by the host galaxy. Of 71 SN Ia candidates, 59 are identified as normal SNe Ia and 3 are peculiar SNe Ia. The range of spectral phases varies from -7 days to +30 days from maximum brightness. There are also 7 SNe II, 1 possible hypernova and 1 AGN.

研究の動機と目的

• SDSS-II超新星サーベイの高密度マルチカラー光曲線を用いて選別されたSN Ia候補に対して、高精度な分光的赤方偏移と分類を取得すること。
• 分光スペクトルにおける宿主銀河汚染の課題に応じ、新たな分光抽出手法を開発すること。
• 宇宙論的および分光的多様性研究のため、中赤方偏移SN Ia（0.05 < z < 0.4）のサンプルを拡大すること。
• 将来の解析に向け、一貫性のある photometric および spectroscopic パラメータを備えた信頼性の高いキャリブレーション済みデータセットを提供すること。

提案手法

• 大気分散補正装置を装備した長スリットモードで、すばる望遠鏡のFOCAS装置を用いてフォローアップ分光観測を実施した。
• 2005年には4000–9000Å、2006年には3600–9000Åの波長域をカバーし、2ÅあたりS/Nが4–10に達した。
• 汚染されたスペクトルにおける宿主銀河フラックスからのSN成分分離を目的に、新規分光抽出コードを開発した。
• griバンド光曲線を用いてSALT2光曲線フィッターを適用し、rest-frame Bバンド最大光度（m_B）、ストレッチ（x_1）、色超過（c_salt）、およびt_maxを導出した。
• 低品質データを除外するため、photometric flags を用い、uバンドおよびzバンドは信号対雑音比が低いため除外した。
• 合成データおよび実データを用いて分光抽出手法のキャリブレーションと検証を実施し、SN成分の正確な回復を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低S/Nで汚染されたスペクトルにおいて、新規に開発した分光抽出手法は、Ia型超新星成分を宿主銀河フラックスから効果的に分離できるか？
• RQ2 中赤方偏移領域（0.05 < z < 0.4）におけるSN Iaのスペクトル位相、赤方偏移、および光曲線パラメータ（x_1、c_salt）の分布はいかなるものか？
• RQ3 SDSS-IIのSN Iaの分光的性質は、近距離および高赤方偏移SN Iaと比較して、多様性や進化の観点からどのように異なるか？
• RQ4 観測されたSN Ia候補のうち、通常型と特異型の割合はどの程度で、光度的選別による期待値と比較してどう異なるか？

主な発見

• 観測された71個のSN Ia候補のうち、59個が通常型SN Ia、3個が特異型と分類され、光度的選別における90％の成功率を達成した。
• 分光的位相はBバンド最大光度を基準に-7日から+30日までをカバーし、最大密度は最大光度後0–5日の期間に集中している。
• 赤方偏移分布はz ≈ 0.25–0.30にピークを持ち、z = 0.40–0.45まで延びており、未だ十分に調査が進んでいない中赤方偏移窓をカバーしている。
• 光曲線幅分布（x_1）には、ターゲット選別の観測的バイアスにより、高x_1のSN Iaが不足している傾向が見られた。
• SN12844、SN12979、SN14475の色超過c_salt値はそれぞれ0.66±0.04、0.91±0.06、0.71±0.03であり、おそらくダストによる赤化または低温状態を示唆している。
• 開発された分光抽出コードにより、宿主銀河汚染スペクトルからのSN成分が成功裏に回復され、信頼性の高い分類とパrameter推定が可能になった。