[論文レビュー] Type Ia supernovae and the acceleration of the universe: results from the ESSENCE Supernova Survey

K. Krisciunas|ArXiv.org|Sep 15, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

ESSENCE超新星サーベイは、地上望遠鏡、ハッブル宇宙望遠鏡、スパイitzer宇宙望遠鏡を用いて、赤方偏移0.2〜0.8の200個以上のIa型超新星を観測し、宇宙の状態方程式を測定した。w = −1.07 ± 0.09（統計誤差）± 0.13（系誤差）の結果が得られ、宇宙定数と平坦宇宙と整合的であり、ダークエネルギーがアインシュタインの宇宙定数であることを支持した。

ABSTRACT

The ESSENCE project was a six year supernova search carried out with the CTIO 4-m telescope. We also obtained spectra with many of the world's largest ground-based telescopes and observed some of our SNe with the Hubble Space Telescope and the Spitzer Space Telescope. We achieved our goal of discovering over 200 Type Ia SNe in the redshift range 0.2 to 0.8. With these data we determined the cosmic equation of state parameter to +/- 10 percent. The data are consistent with a geometrically flat universe whose dark energy is equivalent to Einstein's cosmological constant.

研究の動機と目的

• 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10%の精度で測定すること。
• 宇宙が幾何学的に平坦で、ダークエネルギーによって支配されているかどうかを検証すること。
• 高赤方偏移（z ≈ 0.8）におけるIa型超新星の性質に時間的変化が見られるかどうかを調査すること。
• 超新星、CMB、BAOデータを用いて、奇妙な宇宙論的モデルを制限すること。
• サーベイの副産物として、高赤方偏移の海王星外天体を発見・特徴づけること。

提案手法

• CTIO 4m望遠鏡とMosaic IIカメラを用いて6年間の超新星サーベイを実施し、1晩に32の領域を撮影した。
• 複数のフィルター（R、I、およびリスティン・フレームU、B、V、J）を用いて多バンド光度測定を行い、ピーク等級と減光補正を決定した。
• Magellan、Gemini、VLT、Keckの分光的赤方偏移を用いて、超新星のタイプを確認し、赤方偏移を測定した。
• 特にハッブル宇宙望遠鏡の近赤外線Jバンドデータを活用し、多フィルター光度測定を用いて減光補正を施した。
• ハッブル宇宙望遠鏡によるセフェイド距離を用いて、絶対等級をキャリブレーションした。
• 宇宙論的モデル（w、ΩM、ΩΛを変化させたもの）と比較するため、距離モジュラスと赤方偏移のハッブル図を構築した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダークエネルギーの状態方程式パラメータwは何か？ 10%の精度でw = −1（宇宙定数）と整合的か？
• RQ2 z ≈ 0.8のIa型超新星は、近距離の超新星と比べて明るさや光曲線形状に系統的差異を示すか？
• RQ3 CMBおよびBAOデータが示唆するように、宇宙は幾何学的に平坦で、ΩM + ΩΛ = 1 か？
• RQ4 宇宙ひもやフェイントダークエネルギーなどの奇妙な宇宙論的モデルは、Ia型超新星データをΛCDMモデルと同等に適合できるか？
• RQ5 高赤方偏移超新星スペクトルにおける時間遅延効果は、期待される(1+z)要因と一致するか？ これは標準宇宙論モデルの妥当性を支持する。

主な発見

• 赤方偏移範囲0.2 ≤ z ≤ 0.8の間で200個以上のIa型超新星が発見され、うち220個が確認済みまたはIa型とされる可能性が高かった。
• 状態方程式パラメータはw = −1.07 ± 0.09（統計誤差）± 0.13（系誤差）と測定され、宇宙定数のw = −1と整合的であった。
• 物質密度はΩM = 0.267+0.028−0.018と制限され、ΩM + ΩΛ = 1の平坦宇宙を支持した。
• z ≈ 0.8までの範囲でIa型超新星の性質に顕著な進化の証拠は得られず、標準化可能標準標準光源としての使用を支持した。
• 高赤方偏移超新星スペクトルにおける時間遅延が、期待される(1+z)要因と一致した。これは宇宙論的時間遅延の妥当性を裏付けた。
• 15個の海王星外天体が発見され、そのうち2個は352および582 AUの極端な近日点を持ち、非常に楕円軌道（離心率最大0.85）を描いていた。