遠方Ia型超新星による宇宙膨張の測定

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 -
• 研究課題/領域番号: 18H04345
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 安田 直樹 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (80333277)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 超新星 / 宇宙膨張 / ダークエネルギー

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] LPNHE(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: LPNHE
• [国際共同研究] Australian Astronomical Optics(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Australian Astronomical Optics
• [雑誌論文] The HSC-SSP Transient Survey: Implications from Early Photometry and Rise Time of Normal Type Ia Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang, J, Yasuda, N., Maeda, K., Doi, M., Shigeyama, T., Tominaga, N., Tanaka, M., Moriya, T. J., Takahashi, I., Suzuki, N., Morokuma, T., and Nomoto, K.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 ページ: 25
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab76cb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Release of High-Redshift Superluminous Supernovae from the Subaru HIgh-Z SUpernova CAmpaign (SHIZUCA). I. Photometric Properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriya, T. J., Tanaka, M., Yasuda, N., Jiang, J., Lee, C., Maeda, K., Morokuma, T., Nomoto, K., Quimby, R. M., Suzuki, N., Takahashi, I., Tanaka, M., Tominaga, N., Yamaguchi, M., Bernard, S. R., Cooke, J., Curtin, C., Galbany, L., Gonzalez-Gaitan, S., Pignata, G., Pritchard, T., Komiyama, Y., and Lupton, R. H.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 241 ページ: 16
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab07c5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Release of High-redshift Superluminous Supernovae from the Subaru HIgh-Z SUpernova CAmpaign (SHIZUCA). II. Spectroscopic Properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Curtin, C., Cooke, J., Moriya, T. J., Tanaka, M., Quimby, R. M., Bernard, S. R., Galbany, L., Jiang, J., Lee, C., Maeda, K., Morokuma, T., Nomoto, K., Pignata, G., Pritchard, T., Suzuki, N., Takahashi, I., Tanaka, M., Tominaga, N., Yamaguchi, M., and Yasuda, N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 241 ページ: 17
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab07c8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Hyper Suprime-Cam SSP transient survey in COSMOS: Overview (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Tanaka, M., Tominaga, N., Jiang, J., Moriya, T. J., Morokuma, T., Suzuki, N., Takahashi, I., Yamaguchi, M. S., Maeda, K., Sako, M., Ikeda, S., Kimura, A., Morii, M., Ueda, N., Yoshida, N., Lee, C., Suyu, S. H., Komiyama, Y., Regnault, N., and Rubin, D.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 71 ページ: 74
  • DOI: 10.1093/pasj/psz050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HSC16aayt: A Slowly Evolving Interacting Transient Rising for More than 100 Days (2019)
  • 著者名/発表者名: Moriya, T. J., Tanaka, M., Morokuma, T., Pan, Y., Quimby, R. M., Jiang, J., Kawana, K., Maeda, K., Nomoto, K., Suzuki, N., Takahashi, I., Tanaka, M., Tomingana, N., Yamaguchi, M., Yasuda, N., Cooke, J., Curtin, C., Galbany, L., Gonzalez-Gaitan, S., and Lee, C.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 70
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2f80
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著