Studying the Ultraviolet Spectrum of the First Spectroscopically Confirmed Supernova at Redshift Two
M. Smith
,
M. Sullivan
,
R.C. Nichol
,
L. Galbany
,
C.B. d'Andrea
,
C. Inserra
,
C. Lidman
,
A. Rest
,
M. Schirmer
,
A.V. Filippenko
,
W. Zheng
,
S. Bradley Cenko
,
C.R. Angus
,
P.J. Brown
(1)
,
T.M. Davis
,
D.A. Finley
,
S. González-Gaitán
,
C.P. Gutiérrez
,
R. Kessler
,
S. Kuhlmann
,
J. Marriner
,
A. Möller
,
P.E. Nugent
,
S. Prajs
,
R. Thomas
,
R. Wolf
,
A. Zenteno
,
T.M.C. Abbott
,
F.B. Abdalla
,
S. Allam
,
J. Annis
,
K. Bechtol
,
A. Benoit-Lévy
(2)
,
E. Bertin
(2)
,
D. Brooks
,
D.L. Burke
,
A. Carnero Rosell
,
M. Carrasco Kind
,
J. Carretero
,
F.J. Castander
,
M. Crocce
,
C.E. Cunha
,
L.N. da Costa
,
C. Davis
,
S. Desai
,
H.T. Diehl
,
P. Doel
,
T.F. Eifler
,
B. Flaugher
,
P. Fosalba
,
J. Frieman
,
J. García-Bellido
,
E. Gaztanaga
,
D.W. Gerdes
,
D.A. Goldstein
,
D. Gruen
,
R.A. Gruendl
,
J. Gschwend
,
G. Gutierrez
,
K. Honscheid
,
D.J. James
,
M.W.G. Johnson
,
K. Kuehn
,
N. Kuropatkin
,
T.S. Li
,
M. Lima
,
M.A.G. Maia
,
J.L. Marshall
(1)
,
P. Martini
,
F. Menanteau
,
C.J. Miller
,
R. Miquel
,
R.L.C. Ogando
,
D. Petravick
,
A.A. Plazas
,
A.K. Romer
,
E.S. Rykoff
,
M. Sako
,
E. Sanchez
,
V. Scarpine
,
R. Schindler
,
M. Schubnell
,
I. Sevilla-Noarbe
,
R.C. Smith
,
M. Soares-Santos
,
F. Sobreira
,
E. Suchyta
,
M.E.C. Swanson
,
G. Tarle
,
A.R. Walker
M. Smith
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M. Sullivan
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R.C. Nichol
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L. Galbany
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C.B. d'Andrea
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C. Inserra
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C. Lidman
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A. Rest
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M. Schirmer
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A.V. Filippenko
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W. Zheng
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S. Bradley Cenko
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D.A. Finley
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J. Frieman
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A.R. Walker
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Résumé
We present observations of DES16C2nm, the first spectroscopically confirmed hydrogen-free superluminous supernova (SLSN-I) at redshift . DES16C2nm was discovered by the Dark Energy Survey (DES) Supernova Program, with follow-up photometric data from the Hubble Space Telescope, Gemini, and the European Southern Observatory Very Large Telescope supplementing the DES data. Spectroscopic observations confirm DES16C2nm to be at z = 1.998, and spectroscopically similar to Gaia16apd (a SLSN-I at z = 0.102), with a peak absolute magnitude of . The high redshift of DES16C2nm provides a unique opportunity to study the ultraviolet (UV) properties of SLSNe-I. Combining DES16C2nm with 10 similar events from the literature, we show that there exists a homogeneous class of SLSNe-I in the UV ( Å), with peak luminosities in the (rest-frame) U band, and increasing absorption to shorter wavelengths. There is no evidence that the mean photometric and spectroscopic properties of SLSNe-I differ between low () and high redshift (), but there is clear evidence of diversity in the spectrum at , possibly caused by the variations in temperature between events. No significant correlations are observed between spectral line velocities and photometric luminosity. Using these data, we estimate that SLSNe-I can be discovered to z = 3.8 by DES. While SLSNe-I are typically identified from their blue observed colors at low redshift (), we highlight that at these events appear optically red, peaking in the observer-frame z-band. Such characteristics are critical to identify these objects with future facilities such as the Large Synoptic Survey Telescope, Euclid, and the Wide-field Infrared Survey Telescope, which should detect such SLSNe-I to z = 3.5, 3.7, and 6.6, respectively.