First Constraints on the Epoch of Reionization Using the non-Gaussianity of the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect from the South Pole Telescope and {\it Herschel}-SPIRE Observations - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2024

First Constraints on the Epoch of Reionization Using the non-Gaussianity of the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect from the South Pole Telescope and {\it Herschel}-SPIRE Observations

S Raghunathan , P.A.R Ade , A.J Anderson , B Ansarinejad , M Archipley , J.E Austermann , L Balkenhol (1) , J.A Beall , K Benabed (1) , A.N Bender , B.A Benson , F Bianchini , L.E Bleem , J Bock , F.R Bouchet (1) , L Bryant , E Camphuis (1) , J.E Carlstrom , T.W Cecil , C.L Chang , P Chaubal , H.C Chiang , P.M Chichura , T.-L Chou , R Citron , A Coerver , T.M Crawford , A.T Crites , A Cukierman , C Daley , K.R Dibert , M.A Dobbs , A Doussot (1) , D Dutcher , W Everett , C Feng , K.R Ferguson , K Fichman , A Foster , S Galli (1) , J Gallicchio , A.E Gambrel , R.W Gardner , F Ge , E.M George , N Goeckner-Wald , R Gualtieri , F Guidi (1) , S Guns , N Gupta , T de Haan , N.W Halverson , E Hivon (1) , G.P Holder , W.L Holzapfel , J.C Hood , J.D Hrubes , A Hryciuk , N Huang , J Hubmayr , K.D Irwin , F Kéruzoré , L Knox , M Korman , K Kornoelje , C.-L Kuo , A.T Lee , K Levy , D Li , A.E Lowitz , C Lu , A Maniyar , J.J Mcmahon , F Menanteau , M Millea , J Montgomery , C. Corbett Moran , Y Nakato , T Natoli , J.P Nibarger , G.I Noble , V Novosad , Y Omori , S Padin , Z Pan , P Paschos , S Patil , K.A Phadke , K Prabhu , C Pryke , W Quan , M Rahimi , A Rahlin , C.L Reichardt , M Rouble , J.E Ruhl , B.R Saliwanchik , K.K Schaffer , E Schiappucci , C Sievers , G Smecher , J.A Sobrin , A.A Stark , J Stephen , A Suzuki , C Tandoi , K.L Thompson , B Thorne , C Trendafilova , C Tucker , C Umilta , T Veach , J.D Vieira , M.P Viero , Y Wan , G Wang , N Whitehorn , W.L.K Wu , V Yefremenko , M.R Young , J.A Zebrowski , M Zemcov
S Raghunathan
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P.A.R Ade
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A.J Anderson
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B Ansarinejad
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M Archipley
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J.E Austermann
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J.A Beall
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A.N Bender
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B.A Benson
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F Bianchini
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L.E Bleem
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J Bock
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L Bryant
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J.E Carlstrom
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T.W Cecil
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C.L Chang
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P Chaubal
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H.C Chiang
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P.M Chichura
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T.-L Chou
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R Citron
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A Coerver
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T.M Crawford
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A.T Crites
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A Cukierman
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C Daley
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K.R Dibert
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M.A Dobbs
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D Dutcher
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W Everett
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R Gualtieri
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M Millea
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W.L.K Wu
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V Yefremenko
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M.R Young
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J.A Zebrowski
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M Zemcov
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Résumé

We report results from an analysis aimed at detecting the trispectrum of the kinematic Sunyaev-Zel'dovich (kSZ) effect by combining data from the South Pole Telescope (SPT) and {\it Herschel}-SPIRE experiments over a 100 ${\rm deg}^{2}$ field. The SPT observations combine data from the previous and current surveys, namely SPTpol and SPT-3G, to achieve depths of 4.5, 3, and 16 $\mu {\rm K-arcmin}$ in bands centered at 95, 150, and 220 GHz. For SPIRE, we include data from the 600 and 857 GHz bands. We reconstruct the velocity-induced large-scale correlation of the small-scale kSZ signal with a quadratic estimator that uses two cosmic microwave background (CMB) temperature maps, constructed by optimally combining data from all the frequency bands. We reject the null hypothesis of a zero trispectrum at $10.3\sigma$ level. However, the measured trispectrum contains contributions from both the kSZ and other undesired components, such as CMB lensing and astrophysical foregrounds, with kSZ being sub-dominant. We use the \textsc{Agora} simulations to estimate the expected signal from CMB lensing and astrophysical foregrounds. After accounting for the contributions from CMB lensing and foreground signals, we do not detect an excess kSZ-only trispectrum and use this non-detection to set constraints on reionization. By applying a prior based on observations of the Gunn-Peterson trough, we obtain an upper limit on the duration of reionization of $\Delta z_{\rm re, 50} < 4.5$ (95% C.L). We find these constraints are fairly robust to foregrounds assumptions. This trispectrum measurement is independent of, but consistent with, {\it Planck}'s optical depth measurement. This result is the first constraint on the epoch of reionization using the non-Gaussian nature of the kSZ signal.

Dates et versions

hal-04510904 , version 1 (19-03-2024)

Identifiants

Citer

S Raghunathan, P.A.R Ade, A.J Anderson, B Ansarinejad, M Archipley, et al.. First Constraints on the Epoch of Reionization Using the non-Gaussianity of the Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect from the South Pole Telescope and {\it Herschel}-SPIRE Observations. 2024. ⟨hal-04510904⟩
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