BICEP / Keck XVII: Line of Sight Distortion Analysis: Estimates of Gravitational Lensing, Anisotropic Cosmic Birefringence, Patchy Reionization, and Systematic Errors - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astrophys.J. Année : 2023

BICEP / Keck XVII: Line of Sight Distortion Analysis: Estimates of Gravitational Lensing, Anisotropic Cosmic Birefringence, Patchy Reionization, and Systematic Errors

P.A.R. Ade
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Z. Ahmed
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M. Amiri
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D. Barkats
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R. Basu Thakur
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L. Zeng
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C. Zhang
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S. Zhang
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Résumé

We present estimates of line-of-sight distortion fields derived from the 95 GHz and 150 GHz data taken by BICEP2, BICEP3, and Keck Array up to the 2018 observing season, leading to cosmological constraints and a study of instrumental and astrophysical systematics. Cosmological constraints are derived from three of the distortion fields concerning gravitational lensing from large-scale structure, polarization rotation from magnetic fields or an axion-like field, and the screening effect of patchy reionization. We measure an amplitude of the lensing power spectrum $A_L^{\phi\phi}=0.95 \pm 0.20$. We constrain polarization rotation, expressed as the coupling constant of a Chern-Simons electromagnetic term $g_{a\gamma} \leq 2.6 \times 10^{-2}/H_I$, where $H_I$ is the inflationary Hubble parameter, and an amplitude of primordial magnetic fields smoothed over 1 Mpc $B_{1\text{Mpc}} \leq 6.6 \;\text{nG}$ at 95 GHz. We constrain the root mean square of optical-depth fluctuations in a simple "crinkly surface" model of patchy reionization, finding $A^\tau<0.19$ ($2\sigma$) for the coherence scale of $L_c=100$. We show that all of the distortion fields of the 95 GHz and 150 GHz polarization maps are consistent with simulations including lensed-$\Lambda$CDM, dust, and noise, with no evidence for instrumental systematics. In some cases, the EB and TB quadratic estimators presented here are more sensitive than our previous map-based null tests at identifying and rejecting spurious B-modes that might arise from instrumental effects. Finally, we verify that the standard deprojection filtering in the BICEP/Keck data processing is effective at removing temperature to polarization leakage.

Dates et versions

hal-03837005 , version 1 (02-11-2022)

Identifiants

Citer

P.A.R. Ade, Z. Ahmed, M. Amiri, D. Barkats, R. Basu Thakur, et al.. BICEP / Keck XVII: Line of Sight Distortion Analysis: Estimates of Gravitational Lensing, Anisotropic Cosmic Birefringence, Patchy Reionization, and Systematic Errors. Astrophys.J., 2023, 949 (2), pp.43. ⟨10.3847/1538-4357/acc85c⟩. ⟨hal-03837005⟩
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