SNLS, le SuperNova Legacy Survey

Lever de soleil sur le CFHT (crédit : Jean Charles Cuillandre)

Présentation générale :

SNLS a eu pour objectif la recherche de supernovae de type Ia à grand décalage spectral pour la cosmologie. Elle appartient à la seconde génération d’expériences sur ce thème, lancée suite à la découverte inattendue de l’accélération du taux d’expansion de l’Univers par les premiers programmes de supernovae lointaines à la fin des années 1990.

SNLS a utilisé le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) de 3,6 m de diamètre situé sur le sommet du Mauna Kéa à Hawaï et équipé de la caméra CCD à grand champ, MegaCam, conçue et assemblée à l’Irfu. Programmé pour cinq ans de 2003 à 2008, le relevé a, conformément à ses ambitions, détecté et mesuré précisément plusieurs centaines de supernovæ de type Ia à des décalages entre 0.2 et 1.0, à comparer à une cinquantaine d’objets pour les expériences antérieures. De quoi reprendre la question de l’accélération du taux d’expansion de l’Univers avec une précision accrue et une méthodologie raffinée, ce que SNLS a fait en une série de publications qui ont eu un fort retentissement dans la communauté internationale de cosmologie.

SNLS a été et reste encore le programme de recherche de supernovae à grand décalage spectral le plus performant du monde.

 

Collaboration :

Irfu/SPP (Saclay), IN2P3/LPNHE (Jussieu), INSU/LAM (Marseille), IN2P3/CPPM (Marseille),  University of Toronto (Canada), University of Victoria (Canada)

 

 

 

Diagramme de Hubble des supernovae Ia le plus récent. Publié conjointement par SNLS et SDSS, ce diagramme contient 740 supernovae mesurées avec grande précision, dont 239 de SNLS qui couvrent la partie la plus cruciale du diagramme, celle qui permet de contraindre les propriétés de l’énergie noire. Tiré de Betoule et al., 2014, A&A, 568, A22.

Moyens d'investigation :

Les supernovae ont été recherchées dans des images profondes (temps de pose cumulé sur la nuit de près d'une heure par filtre), prises par MegaCam au CFHT. Afin d’assurer la permanence des détections tout au long de l’année, les observations ont été faites sur quatre champs de 1 degré carré chacun, chaque champ étant observable depuis Hawaï sur une durée de 7 mois environ.

SNLS suivait deux champs simultanément à toute époque de l’année. Les supernovæ y étaient détectées en recherchant une augmentation de flux par rapport à celui des galaxies hôtes. Pour mesurer le flux, des images étaient prises tous les trois à quatre jours en dehors des périodes de pleine lune. Quatre filtres (ou bandes de fréquence) ont été utilisés, de l’optique à l’infrarouge proche pour couvrir toute la gamme de longueurs d’onde du spectre des supernovæ.

La confirmation du type et la mesure du décalage vers le rouge des supernovae découvertes et suivies dans les images du CFHT ont nécessité de mesurer des spectres (temps de pose cumulé de 40 min à 1 h en fonction du flux de la) sur des télescopes de 8 m partenaires : VLT (Chili), Gemini (site du Chili et site de Hawaï) et Keck (Hawaï).

 

Contributions de l’Irfu :

Services techniques (SEDI, SIS) : conception et assemblage de MegaCam, la plus grande caméra CCD du monde (plus de 300 millions de pixels) lors de son installation en 2003. MegaCam permet de couvrir une portion de 1 degré carré sur le ciel en un seul pointé.?

Service de physique (SPP) : le groupe a mis au point une analyse des données de SNLS pour rechercher des supernovae en temps différé et sans recourir aux spectres, préfigurant les stratégies des programmes ultérieurs de détection de supernovae lointaines (comme celui en cours sur DES ou le futur volet supernovae prévu au LSST).

Le groupe s’est plus récemment intéressé à explorer la piste des modèles de gravité modifiée pour expliquer l’accélération du taux d’expansion de l’Univers, découvert et confirmé par les supernovae lointaines, ainsi que par l’étude d’autres phénomènes astrophysiques d’intérêt pour la cosmologie (rayonnement fossile, oscillations baryoniques acoustiques).

 

Ensemble des courbes de lumière de candidats supernovae détectés par SNLS sur 18 mois. Typiquement, une dizaine de nouveaux événements étaient détectés par mois sur chaque champ. Trois filtres sur les quatre utilisés sont montrés. Crédit : SNLS collaboration.

Déroulé de l’expérience :

- mai 2003 : MegaCam installée, derniers réglages, premières images

- juin 2003 : observation de la première supernova

- octobre 2006 : tremblement de terre de magnitude supérieure à 6, reprise rapide des observations au CFHT après inspection et réparations

- juin 2007 : filtre i’ brisé suite à la défaillance de l’échangeur de filtres

- octobre 2007 : nouveau filtre i’ installé 

- septembre 2008 : fin du programme de science de SNLS au CFHT

- février 2009 : fin de la prise d’images de calibration supplémentaires pour SNLS

 

Chiffres clé :

- Analyse des 3 premières années de données : 239 SNe Ia de qualité (sur près de 300 détectées) entrent dans le diagramme de Hubble. Le paramètre d’état de l’énergie noire, w est contraint à -1.006 ± 0.045.

- Analyse différée purement photométrique des mêmes 3 années de données: 485 SNe Ia trouvées, dont 175 en commun avec le lot précédent. Intégration au diagramme de Hubble à l’étude.

 

 

 

Contraintes sur deux des paramètres d’un modèle Galiléon réduit à sa solution dite ‘tracker’. Les contraintes des supernovae Ia (bleu), du rayonnement fossile combiné aux oscillations de baryons (vert) et du taux de croissance des structures (orange) sont en fort désaccord. Cette solution est donc rejetée. Par contre, le modèle du Galiléon général est en aussi bon accord avec ces mêmes données que le modèle de la constante cosmologique. Tiré de Neveu et al., arXiv:1605.02627.

Publications majeures de SNLS :

- Astier P. et al, ‘The Supernova Legacy Survey: Measurement of Omega_M, Omega_Lambda and w from the First Year Data Set’, 2006, A&A, 447,31.

- Guy J. et al., 2010, ‘The Supernova Legacy Survey 3-year sample: Type Ia Supernovae photometric distances and cosmological constraints’, 2010, A&A, 523, A7

- Conley A. et al, ‘Supernova Constraints and Systematic Uncertainties from the First 3 Years of the Supernova Legacy Survey’, 2011, ApJS, 192,1.

- Betoule M. et al.,’Improved cosmological constraints from a joint analysis of the SDSS-II and SNLS supernova samples’, 2014, A&A, 568, A22

 

Publications du groupe du SPP :

- Bazin G. et al, ‘The Core-collapse rate from the Supernova Legacy Survey’, 2009, A&A, 499, 653

- Palanque-Delabrouille N. et al, ‘Photometric redshifts for supernovae Ia in the Supernova Legacy Survey’, 2010, A&A, 514, A63

- Bazin G. et al, ‘Photometric selection of Type Ia supernovae in the Supernova Legacy Survey’, 2011, A&A, 534, A43

- Neveu J. et al, ‘Experimental constraints on the uncoupled Galileon model from SNLS3 data and other cosmological probes’, 2013, A&A, 555, A53 

- Neveu J. et al, ‘First experimental constraints on the disformally coupled  Galileon model’, 2014, A&A 569, A90

- Möller A. et al, ‘SNIa detection in the SNLS photometric analysis using Morphological Component Analysis’, 2015, JCAP, 04, 041M

- Neveu J. et al, ‘Constraining the ΛCDM and Galileon models with recent cosmological data’, arXiv:1605.02627, accepté pour publication dans A&A

- Möller A. et al., ‘Photometric classification of type Ia supernovae in the SuperNova Legacy Survey with supervised learning’, 2016, JCAP, 12, 008M

 

 

Thèses effectuées dans le groupe du SPP :

V. Lusset (2003-2006), G. Bazin (2005-2008), J. Neveu (2011-2014), A. Möller (2012-2015).

 

Contact

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

 

 

Maj : 06/02/2017 (430)

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