The first Hubble diagram and cosmological constraints using superluminous supernovae
C. Inserra
,
M. Sullivan
,
C.R. Angus
,
E. Macaulay
,
R.C. Nichol
,
M. Smith
,
C. Frohmaier
,
C.P. Gutiérrez
,
A. Möller
(1)
,
D. Brout
,
P.J. Brown
,
T.M. Davis
,
C.B. d'Andrea
,
L. Galbany
,
R. Kessler
,
A.G. Kim
,
Y.-C. Pan
,
M. Pursiainen
,
D. Scolnic
,
B.P. Thomas
,
P. Wiseman
,
T.M.C. Abbott
,
J. Annis
,
S. Avila
,
E. Bertin
(2)
,
D. Brooks
,
D.L. Burke
,
A. Carnero Rosell
,
M. Carrasco Kind
,
J. Carretero
,
F.J. Castander
,
R. Cawthon
,
J. de Vicente
,
S. Desai
,
H.T. Diehl
,
T.F. Eifler
,
D.A. Finley
,
B. Flaugher
,
P. Fosalba
,
J. Frieman
,
J. Garcia-Bellido
,
E. Gaztanaga
,
D.W. Gerdes
,
T. Giannantonio
,
D. Gruen
,
R.A. Gruendl
,
J. Gschwend
,
G. Gutierrez
,
D.L. Hollowood
,
K. Honscheid
,
D.J. James
,
E. Krause
,
K. Kuehn
,
N. Kuropatkin
,
T.S. Li
,
C. Lidman
,
M. Lima
,
M.A.G. Maia
,
J.L. Marshall
,
P. Martini
,
F. Menanteau
,
R. Miquel
,
A.A. Plazas Malagón
,
A.K. Romer
,
A. Roodman
,
M. Sako
,
E. Sanchez
,
V. Scarpine
,
M. Schubnell
,
S. Serrano
,
I. Sevilla-Noarbe
,
M. Soares-Santos
,
F. Sobreira
,
E. Suchyta
,
M.E.C. Swanson
,
G. Tarle
,
D. Thomas
,
D.L. Tucker
,
V. Vikram
,
A.R. Walker
,
Y. Zhang
,
J. Asorey
,
J. Calcino
,
D. Carollo
,
K. Glazebrook
,
S.R. Hinton
,
J.K. Hoormann
,
G.F. Lewis
,
R. Sharp
,
E. Swann
,
B.E. Tucker
C. Inserra
- Fonction : Auteur
M. Sullivan
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C.R. Angus
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E. Macaulay
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R.C. Nichol
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M. Smith
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C. Frohmaier
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C.P. Gutiérrez
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D. Brout
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P.J. Brown
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T.M. Davis
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C.B. d'Andrea
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L. Galbany
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R. Kessler
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A.G. Kim
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Y.-C. Pan
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D. Brooks
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D.L. Burke
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F.J. Castander
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S. Desai
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J. Frieman
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J. Calcino
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J.K. Hoormann
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G.F. Lewis
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R. Sharp
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E. Swann
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B.E. Tucker
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Résumé
We present the first Hubble diagram of superluminous supernovae (SLSNe) out to a redshift of two, together with constraints on the matter density, Ω_M, and the dark energy equation-of-state parameter, w(≡p/ρ). We build a sample of 20 cosmologically useful SLSNe I based on light curve and spectroscopy quality cuts. We confirm the robustness of the peak–decline SLSN I standardization relation with a larger data set and improved fitting techniques than previous works. We then solve the SLSN model based on the above standardization via minimization of the χ^2 computed from a covariance matrix that includes statistical and systematic uncertainties. For a spatially flat Λ cold dark matter (ΛCDM) cosmological model, we find |$\Omega _{\rm M}=0.38^{+0.24}_{-0.19}$|, with an rms of 0.27 mag for the residuals of the distance moduli. For a w_0CDM cosmological model, the addition of SLSNe I to a ‘baseline’ measurement consisting of Planck temperature together with Type Ia supernovae, results in a small improvement in the constraints of w_0 and w_a of 4 per cent. We present simulations of future surveys with 868 and 492 SLSNe I (depending on the configuration used) and show that such a sample can deliver cosmological constraints in a flat ΛCDM model with the same precision (considering only statistical uncertainties) as current surveys that use Type Ia supernovae, while providing a factor of 2–3 improvement in the precision of the constraints on the time variation of dark energy, w_0 and w_a. This paper represents the proof of concept for superluminous supernova cosmology, and demonstrates they can provide an independent test of cosmology in the high-redshift (z > 1) universe.
Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte