Measurement of expanding of the Universe using high-z type Ia supernovae

• Project Area: Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
• Project/Area Number: 18H04345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 安田 直樹 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (80333277)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 超新星 / 宇宙膨張 / ダークエネルギー / Ia型超新星 / 宇宙論

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではIa型超新星を使った宇宙膨張測定によりダークエネルギーに制限をつけることを目標としている。すばる望遠鏡に搭載されたHyper Suprime-Cam (HSC)による超新星サーベイ観測が2016年から2017年にかけてと2019年から2020年にかけてのそれぞれ６か月間２回実行され、それらのデータをもとに研究を進めている。

２回の超新星サーベイで得られたデータから超新星サンプルの選定および超新星のタイプ分類、母銀河の赤方偏移の取得を行った。２回目のサーベイの結果については詳細な解析がまだ終了していないため不定性があるが、総計１年間にわたるHSCによる観測で、超新星候補天体は約2800個が検出され、多色光度曲線を使ったタイプ分類により約620個がIa型超新星の可能性が高い。タイプ分類では、従来のχ2乗フィットによる方法に加えて機械学習による方法も併用している。このうち、約200個はダークエネルギーの時間変化を制限するのに有効な赤方偏移１以上の遠方に存在する可能性が高い。ハッブル宇宙望遠鏡が過去10年間に実施した各種サーベイで発見された同様に遠方のIa型超新星の数が50個程度あることを考えるとHSCによる超新星探査がいかに効率的であるかが分かる。

超新星の測光については、フランスのチームと独立な解析を行い、相互に比較することで精度を確認している。特定の観測波長域で1-2%ほどのずれがみられるが原因はまだ調査中である。一方、多くの超新星については、精度の高い赤方偏移情報が不足しており、それらを主にオーストラリアのAnglo-Australian Telescope (AAT)に搭載された多天体分光器および各8-10mクラスの望遠鏡で観測している。ただし、AAT以外の現在利用可能な観測装置では効率が悪く、すばる望遠鏡の多天体分光器(PFS)の登場が待たれる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] LPNHE(フランス)
• [Int'l Joint Research] Australian Astronomical Optics(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] LPNHE(フランス)
• [Journal Article] The HSC-SSP Transient Survey: Implications from Early Photometry and Rise Time of Normal Type Ia Supernovae (2020)
  • Author(s): Jiang Ji-an、Yasuda Naoki、Maeda Keiichi、Doi Mamoru、Shigeyama Toshikazu、Tominaga Nozomu、Tanaka Masaomi、Moriya Takashi J.、Takahashi Ichiro、Suzuki Nao、Morokuma Tomoki、Nomoto Ken’ichi
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 892 Issue: 1 Pages: 25-37
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab76cb
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First Release of High-Redshift Superluminous Supernovae from the Subaru HIgh-Z SUpernova CAmpaign (SHIZUCA). I. Photometric Properties (2019)
  • Author(s): Moriya Takashi J.、Tanaka Masaomi、Yasuda Naoki、Jiang Ji-an、Lee Chien-Hsiu、Maeda Keiichi、Morokuma Tomoki、etc.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 241 Issue: 2 Pages: 16-16
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab07c5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] First Release of High-redshift Superluminous Supernovae from the Subaru HIgh-Z SUpernova CAmpaign (SHIZUCA). II. Spectroscopic Properties (2019)
  • Author(s): Curtin Chris、Cooke Jeff、Moriya Takashi J.、Tanaka Masayuki、Quimby Robert M.、Bernard Stephanie R.、Galbany Lluis、Jiang Ji-an、Lee Chien-Hsiu、Maeda Keiichi、Morokuma Tomoki、etc.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 241 Issue: 2 Pages: 17-17
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab07c8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Hyper Suprime-Cam SSP transient survey in COSMOS: Overview (2019)
  • Author(s): Yasuda Naoki、Tanaka Masaomi、Tominaga Nozomu、Jiang Ji-an、Moriya Takashi J、Morokuma Tomoki、Suzuki Nao、Takahashi Ichiro、Yamaguchi Masaki S、Maeda Keiichi、Sako Masao、Ikeda Shiro、Kimura Akisato、Morii Mikio、Ueda Naonori、Yoshida Naoki、Lee Chien-Hsiu、Suyu Sherry H、Komiyama Yutaka、Regnault Nicolas、Rubin David
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 71 Issue: 4 Pages: 74-91
  • DOI: 10.1093/pasj/psz050
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] HSC16aayt: A Slowly Evolving Interacting Transient Rising for More than 100 Days (2019)
  • Author(s): Moriya T. J., Tanaka M., Morokuma T., Pan Y.-C., Quimby R. M., Jiang J., Kawana K., Maeda K., Nomoto K., Suzuki Nao, Takahashi I., Tanaka M., Tominaga N., Yamaguchi M., Yasuda N., Cooke J., Curtin C., Galbany L., Gonzalez-G. S.、Lee C.-H.、Pignata G., Pritchard T.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 882 Issue: 1 Pages: 70-81
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2f80
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research