Improving the Calibration of Supernova Distances for Cosmology

Abstract

SCALA ist eine Kalibrationseinheit für den SuperNova Integral Feld Spektrographen (SNIFS) der am 2,2 m Teleskop der Universität Hawaii montiert ist. SCALA wurde gebaut um die Unsicherheiten in der Flusskalibration von Leuchtkraftentfernungen zu reduzieren. Dadurch erlaubt SCALA die mögliche zeitliche Veränderung der Dunklen Energie besser zu vermessen. SCALA ermöglicht die Kalibration von SNIFS relativ zu einem Laborstandard, der durch eine Photodiode realisiert ist, die relative zu einem Primärstandard am NIST (National Institute of Standards and Technology) kalibriert ist. Zur Übertragung der Kalibration werden SNIFS und die Photodiode gleichzeitig von einer monochromatischen, wellenlängen einstellbaren Lichtquelle beleuchtet. Dadurch wird ein Vergleich zwischen dem astronomischen CALSPEC System und dem Laborsystem möglich. Erste Ergebnisse von SCALA wurden in der Dissertation von Simona Lombardo vorgestellt. Wir haben nun mehrere Quellen von systematischen Effekten identifiziert, die unsere Messungen beeinflussen. Nach der Korrektur dieser Effekte stimmt die Wellenlängenabhängigkeit der Kalibration an Hand von SCALA und CALSPEC im Wellenlängenbereich 450 nm ,bis 900 nm,im Fehlerbereich von 1,5 % überein. In der Zukunft könnten die Quellen von systematischen Effekte durch Veränderungen am Messaufbau unterdrückt werden. Dies ermöglicht Vergleiche zwischen CALSPEC und SCALA im Fehlerbereich < 1%, außerdem könnte der Wellenlängenbereich bis zu 350 nm erweitert werden.

SCALA is a calibration system for the SuperNova Integral Field Spectrograph (SNIFS), which is mounted to the University Hawaii 2.2 m telescope. The aim of SCALA is to reduce the uncertainties on the flux calibration for luminosity distance measures. It therefore allows the reduction of the uncertainties on the time variability of the Dark Energy. SCALA enables us to calibrate SNIFS relative to a laboratory standard, which is realized by a photodiode, that is itself calibrated against a primary standard at NIST (National Institute of Standards and Technology). To transfer the calibration, we illuminate both the photodiode and SNIFS with a wavelength-tunable, monochromatic light source. This calibration allows us to compare the laboratory system to the astronomical CALSPEC system. The first results were presented in dissertation of Simona Lombardo. We have now identified several sources of systematic uncertainty that were affecting our measurements. After correcting for these effects, the wavelength-dependency of the calibration by SCALA agrees with the CALSPEC system in the wavelength range 450 nm to 900 nm (within our uncertainties of 1.5%). In the future, the identified sources of systematic uncertainty could be reduced through improvements to the setup. This would allow comparisons to the CALSPEC system with uncertainties < 1 % and a wavelength range extension down to 350nm.