Correlations for cosmology from the homogenization of GRB-associated supernova observations

Abstract

Las explosiones de rayos gamma (GRBs) de larga duración han sido encontradas en asociación a supernovas (SNs) desde el emblemático caso de GRB 980425/SN 1998bw. Un GRB puede ser detectado hasta z ~ 9 y sus SNs hasta z ≈ 1. Correlaciones entre sus observables podrían ser útiles, por ejemplo para estimar luminosidades intrínsecas, si no fuese por la gran diversidad en sus observaciones. A partir de una muestra de > 30 SNs asociadas a GRBs, seleccioné aquéllas con observaciones en al menos dos filtros. Desarrollé un método para calcular el brillo intrínseco de la SN de manera más exacta. Usando parámetros del GRB y de la SN misma, evalué diferentes correlaciones. Encontré que usar la energía espectral máxima del GRB y el ancho de la curva de luz de la SN resulta prometedor para estandarizar la luminosidad de las GRB-SNs. Demostré que con las GRB-SNs se pueden determinar distancias con una precisión de ~11%-15%. Estos resultados ofrecen nuevas oportunidades para explotar las GRB-SNs con el fin de sondear la expansión del Universo.

Long q-ray bursts (GRBs) have been found in association with supernovae (SNe) since the emblematic case of the GRB 980425/SN 1998bw. The GRB emission can be detected up to z ~ 9 and their SN counterpart has been observed up to z ≈1. Correlations between GRB-SN observables could be useful, e.g. in determining extragalactic distances and intrinsic luminosities, if it was not for the large diversity of GRB-SN observations. With a sample of > 30 GRB-associated SNe from the literature, I selected those having observations in at least two filters. I developed a novel methodology to derive an accurate rest-frame SN brightness. Using parameters of the GRB emission and the SN itself, I evaluated different correlations. I found that using the GRB peak spectral energy and the SN light-curve width proves promising to standardize the SN luminosity. I demonstrated that GRB-SNe can determine distances with ~11 %-15 % precision. These results unfold new opportunities to exploit GRB-SNe to probe the cosmic expansion of the Universe.