1. Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods
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Francesca Perrotta, A. A. Fraisse, Torsten A. Enßlin, A. J. Banday, M. Sandri, Yabebal Fantaye, L. Toffolatti, Serge Gratton, Jean-François Cardoso, Jose Alberto Rubino-Martin, Martin Kunz, Mathieu Remazeilles, Yin-Zhe Ma, G. de Zotti, E. Martínez-González, Anthony Lasenby, E. Keihänen, Jon E. Gudmundsson, N. Mandolesi, Andrew H. Jaffe, J.-L. Puget, Philip Lubin, J. Kim, M.-A. Miville-Deschênes, M. Lilley, Charles R. Lawrence, M. Le Jeune, François R. Bouchet, F. K. Hansen, Krzysztof M. Gorski, E. Di Valentino, L. Montier, Mario G. Lattanzi, A. Moneti, Erminia Calabrese, Andrea Zacchei, B. P. Crill, N. Bartolo, B. Van Tent, Locke D. Spencer, E. Franceschi, Ted Kisner, M. Maris, Martina Gerbino, D. Herranz, A. Marcos-Caballero, N. Mauri, Adam Moss, Hannu Kurki-Suonio, M. Tomasi, Sabino Matarrese, Davide Maino, Nicola Vittorio, V. Lindholm, Ricardo Genova-Santos, Reijo Keskitalo, C. Sirignano, Zhiqi Huang, P. Bielewicz, Jörg P. Rachen, Julien Carron, Y. Giraud-Héraud, X. Dupac, K. Ganga, D. Tavagnacco, Tuhin Ghosh, L. Pagano, S. Galeotta, Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, L. Salvati, Marco Bersanelli, B. Partridge, Jose M. Diego, M. Reinecke, A. Renzi, Ingunn Kathrine Wehus, Benjamin D. Wandelt, Julian Borrill, Will Handley, S. Basak, Andrei V. Frolov, Marian Douspis, Rashid Sunyaev, G. Sirri, F. Piacentini, S. Dusini, Andrea Zonca, H. C. Chiang, S. Galli, Guillaume Patanchon, M. Migliaccio, Jan Hamann, P. B. Lilje, M. Bucher, O. Doré, Paolo Natoli, Douglas Scott, R. Fernandez-Cobos, F. Cuttaia, Hiranya V. Peiris, M. Tenti, James J. Bock, Peter G. Martin, Valeria Pettorino, Gianluca Morgante, Tiziana Trombetti, Jacques Delabrouille, E. P. S. Shellard, R. B. Barreiro, Alessandro Melchiorri, Antony Lewis, R. C. Butler, K. Kiiveri, J. F. Macías-Pérez, C. Combet, Fabio Finelli, Diego Molinari, G. Maggio, A. Mangilli, Graca Rocha, Fabrizio Villa, J.-P. Bernard, M. Frailis, Carlo Baccigalupi, W. C. Jones, Nabila Aghanim, François Levrier, L. P. L. Colombo, Marius Millea, Eric Hivon, Mario Ballardini, D. Paoletti, Franz Elsner, George Efstathiou, C. Rosset, G. Roudier, Alessandro Gruppuso, Michele Liguori, A. Mennella, Yashar Akrami, Anthony Challinor, J.-M. Lamarre, A. Ducout, J. A. Tauber, M. Savelainen, F. Boulanger, P. Vielva, Guilaine Lagache, M. López-Caniego, P. de Bernardis, B. Casaponsa, B. Ruiz-Granados, A.-S. Suur-Uski, J. Valiviita, J. Aumont, J.-M. Delouis, M. Ashdown, H. K. Eriksen, G. Polenta, Peter Meinhold, J. González-Nuevo, K. Benabed, J. R. Bond, A. De Rosa, Jason D. McEwen, Carlo Burigana, Nicoletta Krachmalnicoff, 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), Astrophysique, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo France-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo France-Université Toulouse III - 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Grenoble Institute of Technology [2020-....] (Grenoble INP [2020-....]), Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....]), Université de Brest (UBO), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Institut Lagrange de Paris, Sorbonne Université, Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire de Physique Théorique d'Orsay [Orsay] (LPT), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Planck, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - 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Galilei', Universita degli Studi di Padova, Sorbonne Université (SU), University College of London [London] (UCL), University of Manchester [Manchester], University of British Columbia (UBC), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Planck Collaboration, Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Aghanim N., Akrami Y., Ashdown M., Aumont J., Baccigalupi C., Ballardini M., Banday A.J., Barreiro R.B., Bartolo N., Basak S., Benabed K., Bernard J.-P., Bersanelli M., Bielewicz P., Bock J.J., Bond J.R., Borrill J., Bouchet F.R., Boulanger F., Bucher M., Burigana C., Butler R.C., Calabrese E., Cardoso J.-F., Carron J., Casaponsa B., Challinor A., Chiang H.C., Colombo L.P.L., Combet C., Crill B.P., Cuttaia F., De Bernardis P., De Rosa A., De Zotti G., Delabrouille J., Delouis J.-M., Di Valentino E., Diego J.M., Dore O., Douspis M., Ducout A., Dupac X., Dusini S., Efstathiou G., Elsner F., Ensslin T.A., Eriksen H.K., Fantaye Y., Fernandez-Cobos R., Finelli F., Frailis M., Fraisse A.A., Franceschi E., Frolov A., Galeotta S., Galli S., Ganga K., Genova-Santos R.T., Gerbino M., Ghosh T., Giraud-Heraud Y., Gonzalez-Nuevo J., Gorski K.M., Gratton S., Gruppuso A., Gudmundsson J.E., Hamann J., Handley W., Hansen F.K., Herranz D., Hivon E., Huang Z., Jaffe A.H., Jones W.C., Keihanen E., Keskitalo R., Kiiveri K., Kim J., Kisner T.S., Krachmalnicoff N., Kunz M., Kurki-Suonio H., Lagache G., Lamarre J.-M., Lasenby A., Lattanzi M., Lawrence C.R., Le Jeune M., Levrier F., Lewis A., Liguori M., Lilje P.B., Lilley M., Lindholm V., Lopez-Caniego M., Lubin P.M., Ma Y.-Z., Macias-Perez J.F., Maggio G., Maino D., Mandolesi N., Mangilli A., Marcos-Caballero A., Maris M., Martin P.G., Martinez-Gonzalez E., Matarrese S., Mauri N., McEwen J.D., Meinhold P.R., Melchiorri A., Mennella A., Migliaccio M., Millea M., Miville-Deschenes M.-A., Molinari D., Moneti A., Montier L., Morgante G., Moss A., Natoli P., Norgaard-Nielsen H.U., Pagano L., Paoletti D., Partridge B., Patanchon G., Peiris H.V., Perrotta F., Pettorino V., Piacentini F., Polenta G., Puget J.-L., Rachen J.P., Reinecke M., Remazeilles M., Renzi A., Rocha G., Rosset C., Roudier G., Rubino-Martin J.A., Ruiz-Granados B., Salvati L., Sandri M., Savelainen M., Scott D., Shellard E.P.S., Sirignano C., Sirri G., Spencer L.D., Sunyaev R., Suur-Uski A.-S., Tauber J.A., Tavagnacco D., Tenti M., Toffolatti L., Tomasi M., Trombetti T., Valiviita J., Van Tent B., Vielva P., Villa F., Vittorio N., Wandelt B.D., Wehus I.K., Zacchei A., Zonca A., 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), Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, 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 Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Department of Physics, Helsinki Institute of Physics, Ministerio de Economía y Competitividad (España), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), European Commission, European Research Council, and European Space Agency
- Subjects
Cosmological parameter ,POLARIZATION ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,Astronomy ,Cosmic microwave background ,Cosmological parameters ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,Astrophysics ,Astronomy & Astrophysics ,Residual ,Cosmic background radiation ,Cosmology: observation ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Spectral line ,NO ,symbols.namesake ,Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica ,Methods: data analysis ,0103 physical sciences ,0201 Astronomical and Space Sciences ,Cosmology: observations ,Statistical physics ,MICROWAVE ,Planck ,observations [Cosmology] ,data analysis [Methods] ,010303 astronomy & astrophysics ,Reionization ,Cosmic background radiation, Cosmological parameters, Cosmology: observations, Methods: data analysis ,Physics ,010308 nuclear & particles physics ,Spectral density ,Astronomy and Astrophysics ,115 Astronomy, Space science ,Polarization (waves) ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,PROBE WMAP OBSERVATIONS ,symbols ,astro-ph.CO ,SKY ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Smoothing ,APPROXIMATION ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics - Abstract
Planck Collaboration: et al., We describe the legacy Planck cosmic microwave background (CMB) likelihoods derived from the 2018 data release. The overall approach is similar in spirit to the one retained for the 2013 and 2015 data release, with a hybrid method using different approximations at low (ℓ < 30) and high (ℓ ≥ 30) multipoles, implementing several methodological and data-analysis refinements compared to previous releases. With more realistic simulations, and better correction and modelling of systematic effects, we can now make full use of the CMB polarization observed in the High Frequency Instrument (HFI) channels. The low-multipole EE cross-spectra from the 100 GHz and 143 GHz data give a constraint on the ΛCDM reionization optical-depth parameter τ to better than 15% (in combination with the TT low-ℓ data and the high-ℓ temperature and polarization data), tightening constraints on all parameters with posterior distributions correlated with τ. We also update the weaker constraint on τ from the joint TEB likelihood using the Low Frequency Instrument (LFI) channels, which was used in 2015 as part of our baseline analysis. At higher multipoles, the CMB temperature spectrum and likelihood are very similar to previous releases. A better model of the temperature-to-polarization leakage and corrections for the effective calibrations of the polarization channels (i.e., the polarization efficiencies) allow us to make full use of polarization spectra, improving the ΛCDM constraints on the parameters θMC, ωc, ωb, and H0 by more than 30%, and ns by more than 20% compared to TT-only constraints. Extensive tests on the robustness of the modelling of the polarization data demonstrate good consistency, with some residual modelling uncertainties. At high multipoles, we are now limited mainly by the accuracy of the polarization efficiency modelling. Using our various tests, simulations, and comparison between different high-multipole likelihood implementations, we estimate the consistency of the results to be better than the 0.5 σ level on the ΛCDM parameters, as well as classical single-parameter extensions for the joint likelihood (to be compared to the 0.3 σ levels we achieved in 2015 for the temperature data alone on ΛCDM only). Minor curiosities already present in the previous releases remain, such as the differences between the best-fit ΛCDM parameters for the ℓ < 800 and ℓ > 800 ranges of the power spectrum, or the preference for more smoothing of the power-spectrum peaks than predicted in ΛCDM fits. These are shown to be driven by the temperature power spectrum and are not significantly modified by the inclusion of the polarization data. Overall, the legacy Planck CMB likelihoods provide a robust tool for constraining the cosmological model and represent a reference for future CMB observations., The Planck Collaboration acknowledges the support of: ESA; CNES and CNRS/INSU-IN2P3-INP (France); ASI, CNR, and INAF (Italy); NASA and DoE (USA); STFC and UKSA (UK); CSIC, MINECO, JA, and RES (Spain); Tekes, AoF and CSC (Finland); DLR and MPG (Germany); CSA (Canada); DTU Space (Denmark); SER/SSO (Switzerland); RCN (Norway); SFI (Ireland); FCT/MCTES (Portugal); and ERC and PRACE (EU).
- Published
- 2020