利用强引力透镜校准超新星标准烛光

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Ia型超新星(Supernova,SN)由于其绝对星等(MB)的峰值几乎相同且峰值弥散较小,因而被视为一类理想的宇宙标准烛光。Ia型超新星作为标准烛光被广泛的应用于宇宙学研究,包括直接证实了宇宙的加速膨胀和测量了哈勃常数(H0)。Ia型超新星的绝对星等是影响宇宙学参数限制的主要因素,其测量对宇宙模型的确定以及哈勃常数的限制都有着重要意义。目前对于Ia型超新星绝对星等的校准存在多方面的影响,包括超新星的爆发机制、距离阶梯校准方法在红移区间上不匹配以及信号在传播过程中的环境介质吸收等因素。因此需要探索新的校准方法来独立地校准MB。本文基于即将到来的大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)时代的强透镜观测,提出了一种利用强引力透镜校准Ia型超新星绝对星等的策略。强透镜化的类星体可以提供两种绝对距离,分别是时间延迟距离(Time Delay Distances,TDD)和角直径距离(Angular Diameter Distances,ADD)。本文从这两种绝对距离出发,对在宇宙学距离上校准Ia型超新星的绝对星等开展了如下研究:(1)基于未来的观测条件模拟了约有55个时间延迟距离和角直径距离,其测量不确定度均为5%的高质量的引力透镜系统,利用模拟样本的两种距离分别将绝对星等MB的不确定度在1σ水平上限制在0.24 mag和0.03 mag。(2)研究由宇宙不透明度所造成的随距离演化的关系,两种距离校准法对MB在1σ的测量不确定度分别为0.31 mag和0.06 mag。(3)使用目前H0li COW项目公布的四个有角直径距离测量的真实样本校准超新星,通过对四组样本进行联合限制得到MB为-19.524-0.134+0.136mag。(4)研究将校准的超新星应用于宇宙学,在考虑一个平坦的(?)CDM模型下得到哈勃常数和物质密度为H0=64.69±0.41km s-1 Mpc-1和(?)m=0.290±0.026。从理论模拟和实际校准两方面结果显示角直径距离校准法将会成为一个很有潜力的超新星校准工具。
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