1. Exploring cosmic origins with CORE: Effects of observer peculiar motion
- Author
-
Burigana, C., Carvalho, C. S., Trombetti, T., Notari, A., Quartin, M., Gasperis, G. D., Buzzelli, A., Vittorio, N., Zotti, G. De, De Bernardis, P., Chluba, J., Bilicki, M., Danese, L., Delabrouille, J., Toffolatti, L., Lapi, A., Negrello, M., Mazzotta, P., Scott, D., Contreras, D., Achúcarro, A., Ade, P., Allison, R., Ashdown, M., Ballardini, M., Banday, A. J., Banerji, R., Bartlett, J., Bartolo, N., Basak, S., Bersanelli, M., Bonaldi, A., Bonato, M., Borrill, J., Bouchet, F., Boulanger, F., Brinckmann, T., Bucher, M., Cabella, P., Cai, Z. -Y., Calvo, M., Castellano, M. G., Challinor, A., Clesse, S., Colantoni, I., Coppolecchia, A., Crook, M., D'Alessandro, G., Diego, J. -M., Marco, A. Di, Valentino, E. Di, Errard, J., Feeney, S., Fernández-Cobos, R., Ferraro, S., Finelli, F., Forastieri, F., Galli, S., Génova-Santos, R., Gerbino, M., González-Nuevo, J., Grandis, S., Greenslade, J., Hagstotz, S., Hanany, S., Handley, W., Hernández-Monteagudo, C., Hervias-Caimapo, C., Hills, M., Hivon, E., Kiiveri, K., Kisner, T., Kitching, T., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lamagna, L., Lasenby, A., Lattanzi, M., Lesgourgues, J., Liguori, M., Lindholm, V., Lopez-Caniego, M., Luzzi, G., Maffei, B., Mandolesi, N., Martinez-Gonzalez, E., Martins, C. J. A. P., Masi, S., Matarrese, S., Mccarthy, D., Melchiorri, A., Melin, J. -B., Molinari, D., Monfardini, A., Natoli, P., Paiella, Alessandro, Paoletti, D., Patanchon, G., Piat, M., Pisano, G., Polastri, L., Polenta, G., Pollo, A., Poulin, V., Remazeilles, M., Roman, M., Rubiño-Martín, J. -A., Salvati, L., Tartari, A., Tomasi, M., Tramonte, D., Trappe, N., Tucker, C., Väliviita, J., De Weijgaert, R. Van, Tent, B. Van, Vennin, V., Vielva, P., Young, K., Zannoni, M., D'Alessandro, Giuseppe, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'Astrophysique de Paris (IAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Néel (NEEL), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut Lagrange de Paris, Sorbonne Université (SU), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique (LAPTH), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] (LPT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), CORE, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Cryogénie (NEEL - Cryo), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universitat de Barcelona, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), Sorbonne Universités, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Burigana, C, Carvalho, C, Trombetti, T, Notari, A, Quartin, M, Gasperis, G, Buzzelli, A, Vittorio, N, Zotti, G, de Bernardis, P, Chluba, J, Bilicki, M, Danese, L, Delabrouille, J, Toffolatti, L, Lapi, A, Negrello, M, Mazzotta, P, Scott, D, Contreras, D, Achúcarro, A, Ade, P, Allison, R, Ashdown, M, Ballardini, M, Banday, A, Banerji, R, Bartlett, J, Bartolo, N, Basak, S, Bersanelli, M, Bonaldi, A, Bonato, M, Borrill, J, Bouchet, F, Boulanger, F, Brinckmann, T, Bucher, M, Cabella, P, Cai, Z, Calvo, M, Castellano, M, Challinor, A, Clesse, S, Colantoni, I, Coppolecchia, A, Crook, M, D'Alessandro, G, Diego, J, Marco, A, Valentino, E, Errard, J, Feeney, S, Fernández-Cobos, R, Ferraro, S, Finelli, F, Forastieri, F, Galli, S, Génova-Santos, R, Gerbino, M, González-Nuevo, J, Grandis, S, Greenslade, J, Hagstotz, S, Hanany, S, Handley, W, Hernández-Monteagudo, C, Hervias-Caimapo, C, Hills, M, Hivon, E, Kiiveri, K, Kisner, T, Kitching, T, Kunz, M, Kurki-Suonio, H, Lamagna, L, Lasenby, A, Lattanzi, M, Lesgourgues, J, Liguori, M, Lindholm, V, Lopez-Caniego, M, Luzzi, G, Maffei, B, Mandolesi, N, Martinez-Gonzalez, E, Martins, C, Masi, S, Matarrese, S, Mccarthy, D, Melchiorri, A, Melin, J, Molinari, D, Monfardini, A, Natoli, P, Paiella, A, Paoletti, D, Patanchon, G, Piat, M, Pisano, G, Polastri, L, Polenta, G, Pollo, A, Poulin, V, Remazeilles, M, Roman, M, Rubiño-Martín, J, Salvati, L, Tartari, A, Tomasi, M, Tramonte, D, Trappe, N, Tucker, C, Väliviita, J, de Weijgaert, R, Tent, B, Vennin, V, Vielva, P, Young, K, Zannoni, M, Helsinki Institute of Physics, Department of Physics, Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Institut de recherche en astrophysique et planétologie ( IRAP ), Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Observatoire Midi-Pyrénées ( OMP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut d'Astrophysique de Paris ( IAP ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut d'astrophysique spatiale ( IAS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Néel ( NEEL ), Université Grenoble Alpes [Saint Martin d'Hères]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département de Physique des Particules (ex SPP) ( DPP ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique ( LAPTH ), Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies ( LPNHE ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] ( LPT ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Astronomy
- Subjects
POLARIZATION ,CMBR experiments, CMBR theory, high redshift galaxies, reionization ,[ PHYS.ASTR ] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,BACKGROUND-RADIATION ,Cosmic microwave background ,astro-ph.CO ,Astrophysics ,high redshift galaxie ,01 natural sciences ,CMBR experiments ,CMBR theory ,high redshift galaxies ,reionization ,Astronomy and Astrophysics ,cosmic flows ,Infrared astronomy ,CMB SPECTRAL DISTORTIONS ,Peculiar velocity ,ENERGY-RELEASE ,CMBR experiments – CMBR theory – reionization – high redshift galaxies ,MICROWAVE ,010303 astronomy & astrophysics ,QC ,QB ,Astronomia infraroja ,Physics ,REDSHIFT SURVEY ,COSMIC cancer database ,Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics ,DIPOLE ANISOTROPY ,Cosmology ,GALAXIES ,Amplitude ,symbols ,CMBR experiment ,LOCAL GROUP ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,NO ,symbols.namesake ,FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA ,Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica ,0103 physical sciences ,Planck ,Reionization ,Cosmologia ,010308 nuclear & particles physics ,SOLAR MOTION ,HOT-MODEL ,CONSTRAINTS ,115 Astronomy, Space science ,Dipole ,PSCZ DIPOLE ,CLUSTERS ,Multipole expansion ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] - Abstract
We discuss the effects on the CMB, CIB, and thermal SZ effect due to the peculiar motion of an observer with respect to the CMB rest frame, which induces boosting effects. We investigate the scientific perspectives opened by future CMB space missions, focussing on the CORE proposal. The improvements in sensitivity offered by a mission like CORE, together with its high resolution over a wide frequency range, will provide a more accurate estimate of the CMB dipole. The extension of boosting effects to polarization and cross-correlations will enable a more robust determination of purely velocity-driven effects that are not degenerate with the intrinsic CMB dipole, allowing us to achieve a S/N ratio of 13; this improves on the Planck detection and essentially equals that of an ideal cosmic-variance-limited experiment up to a multipole l of 2000. Precise inter-frequency calibration will offer the opportunity to constrain or even detect CMB spectral distortions, particularly from the cosmological reionization, because of the frequency dependence of the dipole spectrum, without resorting to precise absolute calibration. The expected improvement with respect to COBE-FIRAS in the recovery of distortion parameters (in principle, a factor of several hundred for an ideal experiment with the CORE configuration) ranges from a factor of several up to about 50, depending on the quality of foreground removal and relative calibration. Even for 1% accuracy in both foreground removal and relative calibration at an angular scale of 1 deg, we find that dipole analyses for a mission like CORE will be able to improve the recovery of the CIB spectrum amplitude by a factor of 17 in comparison with current results based on FIRAS. In addition to the scientific potential of a mission like CORE for these analyses, synergies with other planned and ongoing projects are also discussed., 61+5 pages, 17 figures, 25 tables, 8 sections, 5 appendices. In press on JCAP - Version 3 - Minor changes, affiliations fixed, references updated - version in line with corrected proofs
- Published
- 2018
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