Euclid: Forecast constraints on consistency tests of the ΛCDM model
S. Nesseris
,
D. Sapone
,
M. Martinelli
,
D. Camarena
,
V. Marra
,
Z. Sakr
(1)
,
J. Garcia-Bellido
,
C.J.A.P. Martins
,
C. Clarkson
,
A. da Silva
,
P. Fleury
,
L. Lombriser
,
J.P. Mimoso
,
S. Casas
(2)
,
V. Pettorino
(2)
,
I. Tutusaus
(1)
,
A. Amara
,
N. Auricchio
,
C. Bodendorf
,
D. Bonino
,
E. Branchini
,
M. Brescia
,
V. Capobianco
,
C. Carbone
,
J. Carretero
,
M. Castellano
,
S. Cavuoti
,
A. Cimatti
,
R. Cledassou
(3, 4)
,
G. Congedo
,
L. Conversi
,
Y. Copin
(5)
,
L. Corcione
,
F. Courbin
,
M. Cropper
,
H. Degaudenzi
,
M. Douspis
(6)
,
F. Dubath
,
C.A.J. Duncan
,
X. Dupac
,
S. Dusini
,
A. Ealet
(5)
,
S. Farrens
(2)
,
P. Fosalba
,
M. Frailis
,
E. Franceschi
,
M. Fumana
,
B. Garilli
,
B. Gillis
,
C. Giocoli
,
A. Grazian
,
F. Grupp
,
S.V.H. Haugan
,
W. Holmes
,
F. Hormuth
,
K. Jahnke
,
S. Kermiche
(7)
,
A. Kiessling
,
T. Kitching
,
M. Kümmel
,
M. Kunz
,
H. Kurki-Suonio
,
S. Ligori
,
P.B. Lilje
,
I. Lloro
,
O. Mansutti
,
O. Marggraf
,
K. Markovic
,
F. Marulli
,
R. Massey
,
M. Meneghetti
,
E. Merlin
,
G. Meylan
,
M. Moresco
,
L. Moscardini
,
E. Munari
,
S.M. Niemi
,
C. Padilla
,
S. Paltani
,
F. Pasian
,
K. Pedersen
,
W.J. Percival
,
M. Poncet
(4)
,
L. Popa
,
G.D. Racca
,
F. Raison
,
J. Rhodes
,
M. Roncarelli
,
R. Saglia
,
B. Sartoris
,
P. Schneider
,
A. Secroun
(7)
,
G. Seidel
,
S. Serrano
,
C. Sirignano
,
G. Sirri
,
L. Stanco
,
J.-L. Starck
(2)
,
P. Tallada-Crespí
,
A.N. Taylor
,
I. Tereno
,
R. Toledo-Moreo
,
F. Torradeflot
,
E.A. Valentijn
,
L. Valenziano
,
Y. Wang
,
N. Welikala
,
G. Zamorani
,
J. Zoubian
(7)
,
S. Andreon
,
M. Baldi
,
S. Camera
,
E. Medinaceli
,
S. Mei
(8)
,
A. Renzi
1
IRAP -
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
2 AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
3 IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS
4 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
5 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
6 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
7 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
8 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
2 AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
3 IN2P3 - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS
4 CNES - Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
5 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
6 IAS - Institut d'astrophysique spatiale
7 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
8 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
S. Nesseris
- Fonction : Auteur
D. Sapone
- Fonction : Auteur
M. Martinelli
- Fonction : Auteur
D. Camarena
- Fonction : Auteur
V. Marra
- Fonction : Auteur
J. Garcia-Bellido
- Fonction : Auteur
C.J.A.P. Martins
- Fonction : Auteur
C. Clarkson
- Fonction : Auteur
A. da Silva
- Fonction : Auteur
P. Fleury
- Fonction : Auteur
L. Lombriser
- Fonction : Auteur
J.P. Mimoso
- Fonction : Auteur
A. Amara
- Fonction : Auteur
N. Auricchio
- Fonction : Auteur
C. Bodendorf
- Fonction : Auteur
D. Bonino
- Fonction : Auteur
E. Branchini
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759617
- ORCID : 0000-0002-0808-6908
M. Brescia
- Fonction : Auteur
V. Capobianco
- Fonction : Auteur
C. Carbone
- Fonction : Auteur
J. Carretero
- Fonction : Auteur
M. Castellano
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755152
- ORCID : 0000-0001-9875-8263
S. Cavuoti
- Fonction : Auteur
A. Cimatti
- Fonction : Auteur
- PersonId : 786030
- ORCID : 0000-0002-4409-5633
G. Congedo
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766465
- ORCID : 0000-0003-2508-0046
L. Conversi
- Fonction : Auteur
Y. Copin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 48
- IdHAL : yannick-copin
- ORCID : 0000-0002-5317-7518
- IdRef : 15009728X
L. Corcione
- Fonction : Auteur
F. Courbin
- Fonction : Auteur
M. Cropper
- Fonction : Auteur
H. Degaudenzi
- Fonction : Auteur
F. Dubath
- Fonction : Auteur
C.A.J. Duncan
- Fonction : Auteur
X. Dupac
- Fonction : Auteur
S. Dusini
- Fonction : Auteur
S. Farrens
- Fonction : Auteur
- PersonId : 791647
- ORCID : 0000-0002-9594-9387
P. Fosalba
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755449
- ORCID : 0000-0002-1510-5214
M. Frailis
- Fonction : Auteur
E. Franceschi
- Fonction : Auteur
M. Fumana
- Fonction : Auteur
B. Garilli
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755663
- ORCID : 0000-0001-7455-8750
- IdRef : 170321126
B. Gillis
- Fonction : Auteur
C. Giocoli
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766463
- ORCID : 0000-0002-9590-7961
A. Grazian
- Fonction : Auteur
F. Grupp
- Fonction : Auteur
S.V.H. Haugan
- Fonction : Auteur
W. Holmes
- Fonction : Auteur
F. Hormuth
- Fonction : Auteur
K. Jahnke
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755700
- ORCID : 0000-0003-3804-2137
A. Kiessling
- Fonction : Auteur
T. Kitching
- Fonction : Auteur
M. Kümmel
- Fonction : Auteur
M. Kunz
- Fonction : Auteur
H. Kurki-Suonio
- Fonction : Auteur
S. Ligori
- Fonction : Auteur
P.B. Lilje
- Fonction : Auteur
I. Lloro
- Fonction : Auteur
O. Mansutti
- Fonction : Auteur
O. Marggraf
- Fonction : Auteur
K. Markovic
- Fonction : Auteur
F. Marulli
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766464
- ORCID : 0000-0002-8850-0303
R. Massey
- Fonction : Auteur
M. Meneghetti
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759266
- ORCID : 0000-0003-1225-7084
- IdRef : 235928291
E. Merlin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 776830
- ORCID : 0000-0001-6870-8900
G. Meylan
- Fonction : Auteur
M. Moresco
- Fonction : Auteur
- PersonId : 761800
- ORCID : 0000-0002-7616-7136
L. Moscardini
- Fonction : Auteur
E. Munari
- Fonction : Auteur
S.M. Niemi
- Fonction : Auteur
C. Padilla
- Fonction : Auteur
- PersonId : 791235
- ORCID : 0000-0001-7951-0166
S. Paltani
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755532
- ORCID : 0000-0002-8108-9179
F. Pasian
- Fonction : Auteur
K. Pedersen
- Fonction : Auteur
W.J. Percival
- Fonction : Auteur
L. Popa
- Fonction : Auteur
G.D. Racca
- Fonction : Auteur
F. Raison
- Fonction : Auteur
J. Rhodes
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755435
- ORCID : 0000-0002-4485-8549
M. Roncarelli
- Fonction : Auteur
R. Saglia
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759894
- ORCID : 0000-0003-0378-7032
B. Sartoris
- Fonction : Auteur
P. Schneider
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755611
- ORCID : 0000-0002-5094-2245
G. Seidel
- Fonction : Auteur
S. Serrano
- Fonction : Auteur
C. Sirignano
- Fonction : Auteur
G. Sirri
- Fonction : Auteur
L. Stanco
- Fonction : Auteur
P. Tallada-Crespí
- Fonction : Auteur
A.N. Taylor
- Fonction : Auteur
I. Tereno
- Fonction : Auteur
R. Toledo-Moreo
- Fonction : Auteur
F. Torradeflot
- Fonction : Auteur
E.A. Valentijn
- Fonction : Auteur
L. Valenziano
- Fonction : Auteur
Y. Wang
- Fonction : Auteur
N. Welikala
- Fonction : Auteur
G. Zamorani
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755662
- ORCID : 0000-0002-2318-301X
- IdRef : 190956429
J. Zoubian
- Fonction : Auteur
- PersonId : 753544
- IdHAL : julien-zoubian
- ORCID : 0000-0003-1962-9805
- IdRef : 170320561
S. Andreon
- Fonction : Auteur
M. Baldi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759882
- ORCID : 0000-0003-4145-1943
S. Camera
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766641
- ORCID : 0000-0003-3399-3574
E. Medinaceli
- Fonction : Auteur
A. Renzi
- Fonction : Auteur
Résumé
Context. The standard cosmological model is based on the fundamental assumptions of a spatially homogeneous and isotropic universe on large scales. An observational detection of a violation of these assumptions at any redshift would immediately indicate the presence of new physics.Aims. We quantify the ability of the Euclid mission, together with contemporary surveys, to improve the current sensitivity of null tests of the canonical cosmological constant Λ and the cold dark matter (ΛCDM) model in the redshift range 0 < z < 1.8.Methods. We considered both currently available data and simulated Euclid and external data products based on a ΛCDM fiducial model, an evolving dark energy model assuming the Chevallier-Polarski-Linder parameterization or an inhomogeneous Lemaître-Tolman-Bondi model with a cosmological constant Λ, and carried out two separate but complementary analyses: a machine learning reconstruction of the null tests based on genetic algorithms, and a theory-agnostic parametric approach based on Taylor expansion and binning of the data, in order to avoid assumptions about any particular model.Results. We find that in combination with external probes, Euclid can improve current constraints on null tests of the ΛCDM by approximately a factor of three when using the machine learning approach and by a further factor of two in the case of the parametric approach. However, we also find that in certain cases, the parametric approach may be biased against or missing some features of models far from ΛCDM.Conclusions. Our analysis highlights the importance of synergies between Euclid and other surveys. These synergies are crucial for providing tighter constraints over an extended redshift range for a plethora of different consistency tests of some of the main assumptions of the current cosmological paradigm.Key words: dark energy / large-scale structure of Universe / cosmology: observations⋆ This paper is published on behalf of the Euclid Consortium.
Format du dépôt | Fichier |
---|---|
Type de dépôt | Article dans une revue |
Titre |
en
Euclid: Forecast constraints on consistency tests of the ΛCDM model
|
Résumé |
en
Context. The standard cosmological model is based on the fundamental assumptions of a spatially homogeneous and isotropic universe on large scales. An observational detection of a violation of these assumptions at any redshift would immediately indicate the presence of new physics.Aims. We quantify the ability of the Euclid mission, together with contemporary surveys, to improve the current sensitivity of null tests of the canonical cosmological constant Λ and the cold dark matter (ΛCDM) model in the redshift range 0 < z < 1.8.Methods. We considered both currently available data and simulated Euclid and external data products based on a ΛCDM fiducial model, an evolving dark energy model assuming the Chevallier-Polarski-Linder parameterization or an inhomogeneous Lemaître-Tolman-Bondi model with a cosmological constant Λ, and carried out two separate but complementary analyses: a machine learning reconstruction of the null tests based on genetic algorithms, and a theory-agnostic parametric approach based on Taylor expansion and binning of the data, in order to avoid assumptions about any particular model.Results. We find that in combination with external probes, Euclid can improve current constraints on null tests of the ΛCDM by approximately a factor of three when using the machine learning approach and by a further factor of two in the case of the parametric approach. However, we also find that in certain cases, the parametric approach may be biased against or missing some features of models far from ΛCDM.Conclusions. Our analysis highlights the importance of synergies between Euclid and other surveys. These synergies are crucial for providing tighter constraints over an extended redshift range for a plethora of different consistency tests of some of the main assumptions of the current cosmological paradigm.Key words: dark energy / large-scale structure of Universe / cosmology: observations⋆ This paper is published on behalf of the Euclid Consortium.
|
Auteur(s) |
S. Nesseris
, D. Sapone
, M. Martinelli
, D. Camarena
, V. Marra
, Z. Sakr
1
, J. Garcia-Bellido
, C.J.A.P. Martins
, C. Clarkson
, A. da Silva
, P. Fleury
, L. Lombriser
, J.P. Mimoso
, S. Casas
2
, V. Pettorino
2
, I. Tutusaus
1
, A. Amara
, N. Auricchio
, C. Bodendorf
, D. Bonino
, E. Branchini
, M. Brescia
, V. Capobianco
, C. Carbone
, J. Carretero
, M. Castellano
, S. Cavuoti
, A. Cimatti
, R. Cledassou
3, 4
, G. Congedo
, L. Conversi
, Y. Copin
5
, L. Corcione
, F. Courbin
, M. Cropper
, H. Degaudenzi
, M. Douspis
6
, F. Dubath
, C.A.J. Duncan
, X. Dupac
, S. Dusini
, A. Ealet
5
, S. Farrens
2
, P. Fosalba
, M. Frailis
, E. Franceschi
, M. Fumana
, B. Garilli
, B. Gillis
, C. Giocoli
, A. Grazian
, F. Grupp
, S.V.H. Haugan
, W. Holmes
, F. Hormuth
, K. Jahnke
, S. Kermiche
7
, A. Kiessling
, T. Kitching
, M. Kümmel
, M. Kunz
, H. Kurki-Suonio
, S. Ligori
, P.B. Lilje
, I. Lloro
, O. Mansutti
, O. Marggraf
, K. Markovic
, F. Marulli
, R. Massey
, M. Meneghetti
, E. Merlin
, G. Meylan
, M. Moresco
, L. Moscardini
, E. Munari
, S.M. Niemi
, C. Padilla
, S. Paltani
, F. Pasian
, K. Pedersen
, W.J. Percival
, M. Poncet
4
, L. Popa
, G.D. Racca
, F. Raison
, J. Rhodes
, M. Roncarelli
, R. Saglia
, B. Sartoris
, P. Schneider
, A. Secroun
7
, G. Seidel
, S. Serrano
, C. Sirignano
, G. Sirri
, L. Stanco
, J.-L. Starck
2
, P. Tallada-Crespí
, A.N. Taylor
, I. Tereno
, R. Toledo-Moreo
, F. Torradeflot
, E.A. Valentijn
, L. Valenziano
, Y. Wang
, N. Welikala
, G. Zamorani
, J. Zoubian
7
, S. Andreon
, M. Baldi
, S. Camera
, E. Medinaceli
, S. Mei
8
, A. Renzi
1
IRAP -
Institut de recherche en astrophysique et planétologie
( 135748 )
- 9 avenue Colonel Roche 31028 Toulouse
- France
2
AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) -
Astrophysique Interprétation Modélisation
( 2068 )
- AIM - UMR 7158 - UMR E 9005,
ex "Astrophysique Interactions Multi-échelles",
Service d'astrophysique,
CEA/Saclay,
Orme des Merisiers
F-91191 GIF SUR YVETTE CEDEX
- France
3
IN2P3 -
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS
( 300046 )
- CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
3 rue Michel-Ange
75794 PARIS CEDEX 16 - France
- France
4
CNES -
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse]
( 307314 )
- 18 avenue Edouard Belin 31401 Toulouse
- France
5
IP2I Lyon -
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
( 572233 )
- Campus LyonTech-la Doua
Bâtiment Paul DIRAC
4 Rue Enrico Fermi
69622 Villeurbanne Cedex
- France
6
IAS -
Institut d'astrophysique spatiale
( 1051089 )
- Bâtiment 121 91405 ORSAY CEDEX
- France
7
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
( 199968 )
- 163, avenue de Luminy - Case 902 - 13288 Marseille cedex 09
- France
8
APC (UMR_7164) -
AstroParticule et Cosmologie
( 1004962 )
- APC - UMR 7164, Université Paris Diderot, 10 rue Alice Domon et Léonie Duquet, case postale 7020, F-75205 Paris Cedex 13
- France
|
Langue du document |
Anglais
|
Vulgarisation |
Non
|
Comité de lecture |
Oui
|
Audience |
Internationale
|
Date de publication |
2022
|
Volume |
660
|
Page/Identifiant |
A67
|
Nom de la revue |
|
Domaine(s) |
|
Collaboration/Projet |
|
Mots-clés |
en
dark energy, large-scale structure of Universe, cosmology: observations, current, constraint, redshift, cosmological constant, cosmological model, new physics, dark matter, sensitivity, parametrization, parametric
|
arXiv Id | 2110.11421 |
DOI | 10.1051/0004-6361/202142503 |
inSPIRE HEP | 1950266 |
Origine :
Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte
Loading...