[논문 리뷰] Subaru Spectroscopy of SDSS-II Supernovae

K. Konishi, Naoki Yasuda외 12명|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 08.

Gamma-ray bursts and supernovae인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 SDSS-II 초신성 설문조사에서 선별한 71개의 Ia형 초신성(SN Ia) 후보자들을 주로 3600–9000Å 범위에서 2Å당 신호대잡음비(S/N)가 4–10이 되도록 주시우주망원경의 FOCAS 장치를 사용해 후속 스펙트로스코피를 수행한 결과를 보고한다. 새로운 스펙트럼 추출 코드가 주변 은하성 간섭을 효과적으로 제거하여, 0.05 < z < 0.4 범위에서 정상적인 SN Ia 59개와 특이한 SN Ia 3개를 식별하였으며, 우주론적 연구를 위한 중간 적색편이 SN Ia 샘플을 크게 향상시켰다.

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.

연구 동기 및 목표

• SDSS-II 초신성 설문조사에서 밀도 높은 다색 광도곡선을 통해 선별된 SN Ia 후보자들에 대해 고정밀 스펙트럼 적색편이 및 분류를 확보하기 위해.
• 스펙트럼에서 주변 은하성 기여로 인한 간섭 문제를 해결하기 위해 새로운 스펙트럼 추출 방법을 개발하기 위해.
• 우주론적 및 스펙트럼 다양성 연구를 위해 중간 적색편이 SN Ia 샘플(0.05 < z < 0.4)을 확장하기 위해.
• 미래 분석을 위해 일관된 광학적 및 스펙트럼적 파rameter를 갖춘 신뢰할 수 있고 校정된 SN Ia 스펙트럼 데이터셋을 제공하기 위해.

제안 방법

• 대기 분산 보정 장치를 장착한 장선 모드에서 주시우주망원경의 FOCAS 장치를 사용해 후속 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 2005년에는 4000–9000Å, 2006년에는 3600–9000Å의 파장 범위를 커버하며, 2Å당 S/N이 4–10이 되도록 71개의 SN Ia 후보자들을 관측하였다.
• 오염된 스펙트럼에서 주변 은하성 빛 기여를 제거하고 SN 성분을 분리하기 위해 새로운 스펙트럼 추출 코드를 개발하였다.
• gri-대역 광도곡선에서 SALT2 광도곡선 피팅기를 적용하여, 고정된 B-대역 최대광도(m_B), 스트레치(x_1), 색 초과(c_salt), t_max를 유도하였다.
• 저품질 데이터를 제외하기 위해 광학적 플래그를 사용하였으며, 신호대잡음비가 열악한 관계로 u 및 z 대역은 제외하였다.
• 합성 및 실제 데이터를 사용해 스펙트럼 추출 방법을 校정하고 검증하였으며, 정확한 SN 성분 복원이 가능함을 입증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 낮은 신호대잡음비와 오염된 스펙트럼에서 새로운 스펙트럼 추출 방법이 Ia형 초신성 성분을 주변 은하성 기여로부터 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 중간 적색편이 범위(0.05 < z < 0.4)에서 SN Ia의 스펙트럼 위상, 적색편이, 광도곡선 파rameter(x_1, c_salt)의 분포는 어떠한가?
• RQ3 SDSS-II SN Ia의 스펙트럼적 특성은 근접 및 고적색편이 SN Ia와 비교해 볼 때 다양성과 진화 측면에서 어떻게 다를까?
• RQ4 관측된 SN Ia 후보자들 중 정상적과 특이적 SN Ia의 비율은 얼마이며, 이는 광학적 선별 기대치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 관측한 71개의 SN Ia 후보자 중 59개는 정상적인 SN Ia로 분류되었고, 3개는 특이적인 것으로 확인되었으며, 광학적 선별의 성공률는 90%에 달했다.
• 스펙트럼 위상은 B-대역 최대광도 기준로 -7일에서 +30일까지 범위를 가지며, 최대 밀도는 최대광도 이후 0–5일 후의 구간에 집중되어 있다.
• 적색편이 분포는 z ≈ 0.25–0.30에서 피크를 보이며, z = 0.40–0.45까지 연장되어 아직 다뤄지지 않은 중간 적색편이 창을 커버한다.
• 광도곡선 폭 분포(x_1)는 대상 선별의 관측 선택 편향로 인해 고x_1 SN Ia의 수가 부족한 경향을 보였다.
• SN12844, SN12979, SN14475의 색 초과 c_salt 값은 각각 0.66±0.04, 0.91±0.06, 0.71±0.03로 나타나 먼지로 인한 적색화 또는 낮은 온도의 가능성을 시사한다.
• 개발된 스펙트럼 추출 코드는 주변 은하성 오염된 스펙트럼에서 SN 성분을 성공적으로 회복하여 신뢰할 수 있는 분류 및 파rameter 추정이 가능하게 하였다.