Exploring cosmic origins with CORE: Cosmological parameters
Eleonora Di Valentino
(1, 2)
,
Thejs Brinckmann
,
Martina Gerbino
,
Vivian Poulin
(3)
,
François R. Bouchet
(1)
,
Julien Lesgourgues
,
Alessandro Melchiorri
,
Jens Chluba
,
Sébastien Clesse
,
Jacques Delabrouille
(4)
,
Cora Dvorkin
,
Francesco Forastieri
,
Silvia Galli
(1)
,
Deanna C. Hooper
,
Massimiliano Lattanzi
,
Carlos J.A.P. Martins
,
Laura Salvati
,
Giovanni Cabass
,
Andrea Caputo
,
Elena Giusarma
,
Eric Hivon
(1)
,
Paolo Natoli
,
Luca Pagano
(5)
,
Simone Paradiso
,
Jose Alberto Rubiño-Martin
,
Ana Achúcarro
,
Peter Ade
,
Rupert Allison
,
Frederico Arroja
,
Marc Ashdown
,
Mario Ballardini
,
A.J. Banday
(6)
,
Ranajoy Banerji
(4)
,
Nicola Bartolo
,
James G. Bartlett
(4)
,
Soumen Basak
,
Jochem Baselmans
,
Daniel Baumann
,
Paolo de Bernardis
,
Marco Bersanelli
,
Anna Bonaldi
,
Matteo Bonato
,
Julian Borrill
,
François Boulanger
(5)
,
Martin Bucher
(4)
,
Carlo Burigana
,
Alessandro Buzzelli
,
Zhen-Yi Cai
,
Martino Calvo
(7)
,
Carla Sofia Carvalho
,
Gabriella Castellano
,
Anthony Challinor
,
Ivan Charles
(8)
,
Ivan Colantoni
,
Alessandro Coppolecchia
,
Martin Crook
,
Giuseppe d'Alessandro
,
Marco de Petris
,
Gianfranco de Zotti
,
Josè Maria Diego
,
Josquin Errard
(2)
,
Stephen Feeney
,
Raul Fernandez-Cobos
,
Simone Ferraro
,
Fabio Finelli
,
Giancarlo de Gasperis
,
Ricardo T. Génova-Santos
,
Joaquin González-Nuevo
,
Sebastian Grandis
,
Josh Greenslade
,
Steffen Hagstotz
,
Shaul Hanany
,
Will Handley
,
Dhiraj K. Hazra
(4)
,
Carlos Hernández-Monteagudo
,
Carlos Hervias-Caimapo
,
Matthew Hills
,
Kimmo Kiiveri
,
Ted Kisner
,
Thomas Kitching
,
Martin Kunz
,
Hannu Kurki-Suonio
,
Luca Lamagna
,
Anthony Lasenby
,
Antony Lewis
,
Michele Liguori
,
Valtteri Lindholm
,
Marcos Lopez-Caniego
,
Gemma Luzzi
,
Bruno Maffei
(5)
,
Sylvain Martin
(8)
,
Enrique Martinez-Gonzalez
,
Silvia Masi
,
Darragh Mccarthy
,
Jean-Baptiste Melin
(9)
,
Joseph J. Mohr
,
Diego Molinari
,
Alessandro Monfardini
(10)
,
Mattia Negrello
,
Alessio Notari
,
Alessandro Paiella
,
Daniela Paoletti
,
Guillaume Patanchon
(4)
,
Francesco Piacentini
,
Michael Piat
(4)
,
Giampaolo Pisano
,
Linda Polastri
,
Gianluca Polenta
,
Agnieszka Pollo
,
Miguel Quartin
,
Mathieu Remazeilles
,
Matthieu Roman
(11)
,
Christophe Ringeval
,
Andrea Tartari
(4)
,
Maurizio Tomasi
,
Denis Tramonte
,
Neil Trappe
,
Tiziana Trombetti
,
Carole Tucker
,
Jussi Väliviita
,
Rien van de Weygaert
,
Bartjan van Tent
(12)
,
Vincent Vennin
,
Gérard Vermeulen
(10)
,
Patricio Vielva
,
Nicola Vittorio
,
Karl Young
,
Mario Zannoni
1
IAP -
Institut d'Astrophysique de Paris
2 Institut Lagrange de Paris
3 LAPTH - Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique
4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
6 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
7 NEEL - Cryo - Cryogénie
8 DRFMC - Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée
9 DPhP - Département de Physique des Particules (ex SPP)
10 NEEL - HELFA - Hélium : du fondamental aux applications
11 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
12 LPT - Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay]
2 Institut Lagrange de Paris
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4 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
5 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
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7 NEEL - Cryo - Cryogénie
8 DRFMC - Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée
9 DPhP - Département de Physique des Particules (ex SPP)
10 NEEL - HELFA - Hélium : du fondamental aux applications
11 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
12 LPT - Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay]
Eleonora Di Valentino
- Fonction : Auteur
Thejs Brinckmann
- Fonction : Auteur
Martina Gerbino
- Fonction : Auteur
François R. Bouchet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 180816
- IdHAL : francois-r-bouchet
- ORCID : 0000-0002-8051-2924
- IdRef : 07733311X
Julien Lesgourgues
- Fonction : Auteur
Alessandro Melchiorri
- Fonction : Auteur
Jens Chluba
- Fonction : Auteur
Sébastien Clesse
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Cora Dvorkin
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Francesco Forastieri
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Silvia Galli
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- PersonId : 742294
- IdHAL : silvia-galli
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- IdRef : 156966123
Deanna C. Hooper
- Fonction : Auteur
Massimiliano Lattanzi
- Fonction : Auteur
Carlos J.A.P. Martins
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Laura Salvati
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- PersonId : 1362279
- IdHAL : laura-salvati
Giovanni Cabass
- Fonction : Auteur
Andrea Caputo
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Elena Giusarma
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Paolo Natoli
- Fonction : Auteur
Simone Paradiso
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Jose Alberto Rubiño-Martin
- Fonction : Auteur
Ana Achúcarro
- Fonction : Auteur
Peter Ade
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Rupert Allison
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Frederico Arroja
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Marc Ashdown
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A.J. Banday
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- IdHAL : anthony-banday
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Nicola Bartolo
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James G. Bartlett
- Fonction : Auteur
- PersonId : 926973
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- IdRef : 063462184
Soumen Basak
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Jochem Baselmans
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Daniel Baumann
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Paolo de Bernardis
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Marco Bersanelli
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Anna Bonaldi
- Fonction : Auteur
Matteo Bonato
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Julian Borrill
- Fonction : Auteur
François Boulanger
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : francois-boulanger
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Martin Bucher
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1392061
- ORCID : 0000-0002-9961-9772
- IdRef : 149725132
Carlo Burigana
- Fonction : Auteur
Alessandro Buzzelli
- Fonction : Auteur
Zhen-Yi Cai
- Fonction : Auteur
Carla Sofia Carvalho
- Fonction : Auteur
Gabriella Castellano
- Fonction : Auteur
Anthony Challinor
- Fonction : Auteur
Ivan Colantoni
- Fonction : Auteur
Alessandro Coppolecchia
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Martin Crook
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Giuseppe d'Alessandro
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Marco de Petris
- Fonction : Auteur
Gianfranco de Zotti
- Fonction : Auteur
Josè Maria Diego
- Fonction : Auteur
Josquin Errard
- Fonction : Auteur
- PersonId : 741537
- IdHAL : josquin-errard
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Stephen Feeney
- Fonction : Auteur
Raul Fernandez-Cobos
- Fonction : Auteur
Simone Ferraro
- Fonction : Auteur
- PersonId : 783181
- ORCID : 0000-0003-4992-7854
Fabio Finelli
- Fonction : Auteur
Giancarlo de Gasperis
- Fonction : Auteur
Ricardo T. Génova-Santos
- Fonction : Auteur
Joaquin González-Nuevo
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Sebastian Grandis
- Fonction : Auteur
Josh Greenslade
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Steffen Hagstotz
- Fonction : Auteur
Shaul Hanany
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Will Handley
- Fonction : Auteur
Carlos Hernández-Monteagudo
- Fonction : Auteur
Carlos Hervias-Caimapo
- Fonction : Auteur
Matthew Hills
- Fonction : Auteur
Kimmo Kiiveri
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Ted Kisner
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Thomas Kitching
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Martin Kunz
- Fonction : Auteur
Hannu Kurki-Suonio
- Fonction : Auteur
Luca Lamagna
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Anthony Lasenby
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Antony Lewis
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Michele Liguori
- Fonction : Auteur
Valtteri Lindholm
- Fonction : Auteur
Marcos Lopez-Caniego
- Fonction : Auteur
Gemma Luzzi
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Bruno Maffei
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1360237
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Sylvain Martin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 764546
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Enrique Martinez-Gonzalez
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Silvia Masi
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Darragh Mccarthy
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Joseph J. Mohr
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Alessandro Monfardini
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- PersonId : 770390
- ORCID : 0000-0001-5337-5533
Mattia Negrello
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Alessio Notari
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Alessandro Paiella
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Daniela Paoletti
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Guillaume Patanchon
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- PersonId : 1452095
- ORCID : 0000-0002-9035-849X
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Francesco Piacentini
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Giampaolo Pisano
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Agnieszka Pollo
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Jussi Väliviita
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Rien van de Weygaert
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Vincent Vennin
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- PersonId : 740368
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- IdRef : 182255344
Patricio Vielva
- Fonction : Auteur
Nicola Vittorio
- Fonction : Auteur
Karl Young
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Mario Zannoni
- Fonction : Auteur
Résumé
We forecast the main cosmological parameter constraints achievable with the CORE space mission which is dedicated to mapping the polarisation of the Cosmic Microwave Background (CMB). CORE was recently submitted in response to ESA's fifth call for medium-sized mission proposals (M5). Here we report the results from our pre-submission study of the impact of various instrumental options, in particular the telescope size and sensitivity level, and review the great, transformative potential of the mission as proposed. Specifically, we assess the impact on a broad range of fundamental parameters of our Universe as a function of the expected CMB characteristics, with other papers in the series focusing on controlling astrophysical and instrumental residual systematics. In this paper, we assume that only a few central CORE frequency channels are usable for our purpose, all others being devoted to the cleaning of astrophysical contaminants. On the theoretical side, we assume ΛCDM as our general framework and quantify the improvement provided by CORE over the current constraints from the Planck 2015 release. We also study the joint sensitivity of CORE and of future Baryon Acoustic Oscillation and Large Scale Structure experiments like DESI and Euclid. Specific constraints on the physics of inflation are presented in another paper of the series. In addition to the six parameters of the base ΛCDM, which describe the matter content of a spatially flat universe with adiabatic and scalar primordial fluctuations from inflation, we derive the precision achievable on parameters like those describing curvature, neutrino physics, extra light relics, primordial helium abundance, dark matter annihilation, recombination physics, variation of fundamental constants, dark energy, modified gravity, reionization and cosmic birefringence. In addition to assessing the improvement on the precision of individual parameters, we also forecast the post-CORE overall reduction of the allowed parameter space with figures of merit for various models increasing by as much as ~ 107 as compared to Planck 2015, and 105 with respect to Planck 2015 + future BAO measurements.
Mots clés
sensitivity
satellite
structure
recombination
inflation: model
dark matter: annihilation
baryon: oscillation: acoustic
birefringence
curvature
dark energy
formation
gravitation: model
cosmic background radiation: polarization
ionization
helium: primordial
DESI
fluctuation: primordial
current: constraint
satellite: Planck