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1. Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods

Author: Aghanim, N., Akrami, Yashar, 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., Doré, 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., Génova-Santos, R. T., Gerbino, M., Ghosh, T., Giraud-Héraud, Y., González-Nuevo, J., Górski, K. M., Gratton, Serge, Gruppuso, A., Gudmundsson, J. E., Hamann, J., Handley, W., Hansen, F. K., Herranz, D., Hivon, E., Huang, Z., Jaffe, A. H., Jones, W. C., Keihänen, 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., López-Caniego, M., Lubin, P. M., Ma, Y.-Z., Macías-Pérez, J. F., Maggio, G., Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Marcos-Caballero, A., Maris, M., Martin, P. G., Martínez-González, E., Matarrese, S., Mauri, N., McEwen, J. D., Meinhold, P. R., Melchiorri, A., Mennella, A., Migliaccio, M., Millea, M., Miville-Deschênes, M.-A., Molinari, D., Moneti, A., Montier, L., Morgante, G., Moss, A., Natoli, P., Nørgaard-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., Rubiño-Martín, 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, École normale supérieure, University of Cambridge, Université Paul Sabatier, International School for Advanced Studies, University of the Western Cape, IRAP, Universidad de Cantabria, University of Padova, Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram, Institut d 'Astrophysique de Paris, University of Milano, National Centre for Nuclear Research, California Institute of Technology, University of Toronto, Lawrence Berkeley National Laboratory, Université Pierre and Marie Curie, University of Ferrara, National Research Council of Italy, Cardiff University, University of Sussex, University of KwaZulu-Natal, Institut national de physique nucléaire et de physique des particules, Sapienza University of Rome, INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Université de Bretagne Occidentale, University of Manchester, The University of Tokyo, European Space Astronomy Centre, National Institute for Nuclear Physics, Max-Planck-Institut für Astrophysik, University of Oslo, African Institute for Mathematical Sciences, Osservatorio Astronomico di Trieste, Princeton University, Simon Fraser University, University of La Laguna, United States Department of Energy, Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, University of Oviedo, Jet Propulsion Laboratory, University of New South Wales, Sun Yat-Sen University, Imperial College London, University of Helsinki, CNRS, UMR7095, University of California Santa Barbara, University College London, University of Rome Tor Vergata, University of California Davis, Université Paris-Saclay, University of Nottingham, Technical University of Denmark, Haverford College, Agenzia Spaziale Italiana, Radboud University Nijmegen, Department of Applied Physics, University of British Columbia, European Space Research and Technology Centre, Università Degli Studi di Trieste, Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Bologna, University of California San Diego, Aalto-yliopisto, Aalto University, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - 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Subjects: cosmology: observations, Cosmological parameters, cosmic background radiation, cosmological parameters, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Cosmic background radiation, observations [Cosmology], data analysis [Methods], methods: data analysis
Abstract: International audience; 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.
Published: 2020

2. Planck 2018 results: I. Overview and the cosmological legacy of Planck

Author: Planck Collaboration, Aghanim, N., Akrami, Y., Arroja, F., Ashdown, M., Aumont, J., Baccigalupi, C., Ballardini, M., Banday, A. J., Barreiro, R. B., Bartolo, N., Basak, S., Battye, R., 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, CARLO, Butler, R. C., Calabrese, E., Cardoso, J. -F., Carron, J., Casaponsa, B., Challinor, A., Chiang, H. C., Colombo, L. P. L., Combet, C., Contreras, D., Crill, B. P., CUTTAIA, FRANCESCO, de Bernardis, P., de Zotti, G., Delabrouille, J., Delouis, J. -M., Désert, F. -X., Di Valentino, E., Dickinson, C., Diego, J. M., Donzelli, S., Doré, O., Douspis, M., Ducout, A., Dupac, X., Efstathiou, G., Elsner, F., Enßlin, T. A., Eriksen, H. K., Falgarone, E., Fantaye, Y., Fergusson, J., Fernandez-Cobos, R., FINELLI, FABIO, Forastieri, F., FRAILIS, Marco, FRANCESCHI, ENRICO, Frolov, A., GALEOTTA, Samuele, Galli, S., Ganga, K., Génova-Santos, R. T., Gerbino, M., Ghosh, T., González-Nuevo, J., Górski, K. M., Gratton, S., GRUPPUSO, ALESSANDRO, Gudmundsson, J. E., Hamann, J., Handley, W., Hansen, F. K., Helou, G., Herranz, D., Hildebrandt, S. R., Hivon, E., Huang, Z., Jaffe, A. H., Jones, W. C., Karakci, A., Keihänen, E., Keskitalo, R., Kiiveri, K., Kim, J., Kisner, T. S., Knox, L., Krachmalnicoff, N., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Lagache, G., Lamarre, J. -M., Langer, M., Lasenby, A., LATTANZI, Mario Gilberto, Lawrence, C. R., Le Jeune, M., Leahy, J. P., Lesgourgues, J., Levrier, F., Lewis, A., Liguori, M., Lilje, P. B., Lilley, M., Lindholm, V., López-Caniego, M., Lubin, P. M., Ma, Y. -Z., Macías-Pérez, J. F., MAGGIO, Gianmarco, Maino, D., Mandolesi, N., Mangilli, A., Marcos-Caballero, A., MARIS, Michele, Martin, P. G., Martinelli, M., Martínez-González, E., Matarrese, S., Mauri, N., McEwen, J. D., Meerburg, P. D., Meinhold, P. R., Melchiorri, A., Mennella, A., Migliaccio, M., Millea, M., Mitra, S., Miville-Deschênes, M. -A., Molinari, D., Moneti, A., Montier, L., MORGANTE, GIANLUCA, Moss, A., Mottet, S., Münchmeyer, M., Natoli, P., Nørgaard-Nielsen, H. U., Oxborrow, C. A., Pagano, L., PAOLETTI, DANIELA, Partridge, B., Patanchon, G., Pearson, T. J., Peel, M., Peiris, H. V., PERROTTA, Francesca, Pettorino, V., Piacentini, F., Polastri, L., Polenta, G., Puget, J. -L., Rachen, J. P., Reinecke, M., Remazeilles, M., Renault, C., Renzi, A., Rocha, G., Rosset, C., Roudier, G., Rubiño-Martín, J. A., Ruiz-Granados, B., SALVATI, LAURA, SANDRI, MAURA, Savelainen, M., Scott, D., Shellard, E. P. S., Shiraishi, M., Sirignano, C., Sirri, G., Spencer, L. D., Sunyaev, R., Suur-Uski, A. -S., Tauber, J. A., TAVAGNACCO , DANIELE, Tenti, M., TERENZI, LUCA, Toffolatti, L., Tomasi, M., Trombetti, T., Valiviita, J., Van Tent, B., Vibert, L., Vielva, P., VILLA, FABRIZIO, Vittorio, N., Wandelt, B. D., Wehus, I. K., White, M., White, S. D. M., ZACCHEI, Andrea, Zonca, A., Universidad de Cantabria, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - 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Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Dipartimento di Fisica 'G. Galilei', Universita degli Studi di Padova, University of Cambridge [UK] (CAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), University College of London [London] (UCL), University of Manchester [Manchester], Venetian Institute Molecular Medicine (VIMM), University of British Columbia (UBC), Laboratoire de neurobiologie cellulaire et moléculaire (NBCM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), USDA-ARS : Agricultural Research Service, Planck Collaboration, Department of Physics, Helsinki Institute of Physics, European Commission, Ministerio de Ciencia e Innovación (España), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), European Research Council, European Space Agency, Aghanim N., Akrami Y., Arroja F., Ashdown M., Aumont J., Baccigalupi C., Ballardini M., Banday A.J., Barreiro R.B., Bartolo N., Basak S., Battye R., 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., Contreras D., Crill B.P., Cuttaia F., De Bernardis P., De Zotti G., Delabrouille J., Delouis J.-M., Desert F.-X., Di Valentino E., Dickinson C., Diego J.M., Donzelli S., Dore O., Douspis M., Ducout A., Dupac X., Efstathiou G., Elsner F., Ensslin T.A., Eriksen H.K., Falgarone E., Fantaye Y., Fergusson J., Fernandez-Cobos R., Finelli F., Forastieri F., Frailis M., Franceschi E., Frolov A., Galeotta S., Galli S., Ganga K., Genova-Santos R.T., Gerbino M., Ghosh T., Gonzalez-Nuevo J., Gorski K.M., Gratton S., Gruppuso A., Gudmundsson J.E., Hamann J., Handley W., Hansen F.K., Helou G., Herranz D., Hildebrandt S.R., Hivon E., Huang Z., Jaffe A.H., Jones W.C., Karakci A., Keihanen E., Keskitalo R., Kiiveri K., Kim J., Kisner T.S., Knox L., Krachmalnicoff N., Kunz M., Kurki-Suonio H., Lagache G., Lamarre J.-M., Langer M., Lasenby A., Lattanzi M., Lawrence C.R., Le Jeune M., Leahy J.P., Lesgourgues J., 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., Martinelli M., Martinez-Gonzalez E., Matarrese S., Mauri N., McEwen J.D., Meerburg P.D., Meinhold P.R., Melchiorri A., Mennella A., Migliaccio M., Millea M., Mitra S., Miville-Deschenes M.-A., Molinari D., Moneti A., Montier L., Morgante G., Moss A., Mottet S., Munchmeyer M., Natoli P., Norgaard-Nielsen H.U., Oxborrow C.A., Pagano L., Paoletti D., Partridge B., Patanchon G., Pearson T.J., Peel M., Peiris H.V., Perrotta F., Pettorino V., Piacentini F., Polastri L., Polenta G., Puget J.-L., Rachen J.P., Reinecke M., Remazeilles M., Renault C., 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., Shiraishi M., Sirignano C., Sirri G., Spencer L.D., Sunyaev R., Suur-Uski A.-S., Tauber J.A., Tavagnacco D., Tenti M., Terenzi L., Toffolatti L., Tomasi M., Trombetti T., Valiviita J., Van Tent B., Vibert L., Vielva P., Villa F., Vittorio N., Wandelt B.D., Wehus I.K., White M., White S.D.M., Zacchei A., Zonca A., Van Swinderen Institute for Particle Physics and G, High-Energy Frontier, 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), 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), Università degli studi di Parma = University of Parma (UNIPR), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), 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)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Challinor, Anthony [0000-0003-3479-7823], Fergusson, James [0000-0003-4820-171X], Handley, William [0000-0002-5866-0445], Lasenby, Anthony [0000-0002-8208-6332], and Apollo - University of Cambridge Repository
Subjects: Cosmic background radiation, Cosmology: observations, Cosmology: theory, Surveys, cosmological model, Cosmic background radiation, Cosmology: observations, Cosmology: theory, Surveys, Astronomy, Cosmic microwave background, cosmic background radiation: polarization, Astrophysics, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Cosmology: observation, redshift: low, RADIAÇÃO DE FUNDO, LENSING TOMOGRAPHY, observations [Cosmology], 010303 astronomy & astrophysics, media_common, Physics, Polarization (waves), MULTIBAND IMAGING PHOTOMETER, symbols, astro-ph.CO, power spectrum: angular dependence, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Astrophysics and Astronomy, Structure formation, Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO), COMPONENT SEPARATION, satellite: Planck, ANGULAR POWER SPECTRUM, PARAMETER CONSTRAINTS, media_common.quotation_subject, FOS: Physical sciences, Lambda-CDM model, MAIN GALAXY SAMPLE, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Radio spectrum, microwaves, NO, symbols.namesake, Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica, theory [Cosmology], 0103 physical sciences, detector: pixel, Planck, 010308 nuclear & particles physics, Astronomy and Astrophysics, 115 Astronomy, Space science, Redshift, cosmic background radiation: temperature, Space and Planetary Science, Sky, PROBE WMAP OBSERVATIONS, DARK ENERGY, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], MICROWAVE BACKGROUND POLARIZATION, BARYON ACOUSTIC-OSCILLATIONS
Abstract: Planck Collaboration: et al., arXiv:1807.06205v2, The European Space Agency’s Planck satellite, which was dedicated to studying the early Universe and its subsequent evolution, was launched on 14 May 2009. It scanned the microwave and submillimetre sky continuously between 12 August 2009 and 23 October 2013, producing deep, high-resolution, all-sky maps in nine frequency bands from 30 to 857 GHz. This paper presents the cosmological legacy of Planck, which currently provides our strongest constraints on the parameters of the standard cosmological model and some of the tightest limits available on deviations from that model. The 6-parameter ΛCDM model continues to provide an excellent fit to the cosmic microwave background data at high and low redshift, describing the cosmological information in over a billion map pixels with just six parameters. With 18 peaks in the temperature and polarization angular power spectra constrained well, Planck measures five of the six parameters to better than 1% (simultaneously), with the best-determined parameter (θ*) now known to 0.03%. We describe the multi-component sky as seen by Planck, the success of the ΛCDM model, and the connection to lower-redshift probes of structure formation. We also give a comprehensive summary of the major changes introduced in this 2018 release. The Planck data, alone and in combination with other probes, provide stringent constraints on our models of the early Universe and the large-scale structure within which all astrophysical objects form and evolve. We discuss some lessons learned from the Planck mission, and highlight areas ripe for further experimental advances., The development of Planck has been supported by: ESA; CNES and CNRS/INSU-IN2P3-INP (France); ASI, CNR, and INAF (Italy); NASA and DoE (USA); STFC and UKSA (UK); CSIC, MICINN, 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 PRACE (EU).
Published: 2020

3. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

Author: M. López-Caniego, Richard A. Battye, Hannu Kurki-Suonio, J. Aumont, Charles R. Lawrence, P. Vielva, E. Martínez-González, François R. Bouchet, L. Montier, K. Ganga, Francesca Perrotta, Lloyd Knox, M. Le Jeune, Jan Hamann, E. Franceschi, M. Tenti, C. Combet, Torsten A. Enßlin, Andrea Zacchei, R. A. Sunyaev, J.-M. Delouis, J. F. Macías-Pérez, Tiziana Trombetti, Zhiqi Huang, Graca Rocha, L. Polastri, Alessandro Melchiorri, A. Mennella, Nabila Aghanim, Sabino Matarrese, Jose Alberto Rubino-Martin, N. Bartolo, Theodore Kisner, Peter Meinhold, L. Salvati, Jose M. Diego, K. Benabed, J.-P. Bernard, J. González-Nuevo, M. Ashdown, H. K. Eriksen, Erminia Calabrese, Olivier Doré, Serge Gratton, G. de Zotti, L. Vibert, J. R. Bond, Marzieh Farhang, Benjamin D. Wandelt, Julian Borrill, L. Toffolatti, F. Piacentini, Yin-Zhe Ma, Will Handley, S. Galeotta, A. Karakci, A. A. Fraisse, Anthony Lasenby, M. Sandri, X. Dupac, G. Sirri, Adam Moss, B. Ruiz-Granados, D. Contreras, A.-S. Suur-Uski, Mario G. Lattanzi, Ricardo Genova-Santos, Jean-François Cardoso, Marian Douspis, G. Polenta, E. Keihänen, A. J. Banday, M. Migliaccio, R. B. Barreiro, B. P. Crill, J. Valiviita, Yabebal Fantaye, B. Van Tent, Tuhin Ghosh, D. Tavagnacco, A. Renzi, Martin White, M. Bucher, Douglas Scott, Jörg P. Rachen, Hans Ulrik Nørgaard-Nielsen, Jason D. McEwen, R. C. Butler, Locke D. Spencer, Nicola Vittorio, V. Lindholm, Fabrizio Villa, K. Kiiveri, Ingunn Kathrine Wehus, Julien Lesgourgues, Hiranya V. Peiris, Reijo Keskitalo, Krzysztof M. Gorski, S. R. Hildebrandt, E. Di Valentino, A. Marcos-Caballero, G. Patanchon, P. de Bernardis, M. Lilley, Simon D. M. White, C. Sirignano, M. Frailis, Carlo Baccigalupi, Francesco Forastieri, W. C. Jones, P. Lemos, François Levrier, E. Hivon, R. Fernandez-Cobos, Carlo Burigana, Nicoletta Krachmalnicoff, D. Herranz, Andrei V. Frolov, M. Tomasi, Marius Millea, J.-L. Puget, Paolo Natoli, James R. Fergusson, D. Paoletti, L. Pagano, M.-A. Miville-Deschênes, Julien Carron, Luca Valenziano, F. K. Hansen, S. Dusini, Andrea Zonca, Bruce Partridge, Jens Chluba, S. Basak, H. C. Chiang, Alessandro Gruppuso, Marco Bersanelli, Peter G. Martin, Martin Kunz, Valeria Pettorino, Mathieu Remazeilles, Jacques Delabrouille, Jon E. Gudmundsson, J.-M. Lamarre, P. Bielewicz, F. Cuttaia, Franz Elsner, G. Roudier, S. Galli, Michele Liguori, Gianluca Morgante, A. Ducout, Fabio Finelli, James J. Bock, M. Reinecke, C. Rosset, Yashar Akrami, Anthony Challinor, Subhabrata Mitra, J. A. Tauber, Matteo Martinelli, M. Savelainen, N. Mauri, E. P. S. Shellard, Antony Lewis, Diego Molinari, G. Maggio, P. B. Lilje, Davide Maino, A. Mangilli, L. P. L. Colombo, Mario Ballardini, N. Mandolesi, Andrew H. Jaffe, Philip Lubin, J. Kim, M. Maris, Martina Gerbino, George Efstathiou, F. Boulanger, Guilaine Lagache, Challinor, Anthony [0000-0003-3479-7823], Fergusson, James [0000-0003-4820-171X], Handley, William [0000-0002-5866-0445], Lasenby, Anthony [0000-0002-8208-6332], Apollo - University of Cambridge Repository, 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 de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Institut Lagrange de Paris, Sorbonne Universités, Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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), Planck, 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), Astrophysique, 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 - 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CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Computing and Mathematical Sciences [Pasadena]], California Institute of Technology (CALTECH), Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA), Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 Paris Cité (UPCité), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Dipartimento di Fisica [Roma La Sapienza], Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), 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), Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Dipartimento di Fisica 'G. Galilei', Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), 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), funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement No 725456, CMBSPEC)., Planck Collaboration, European Project: 616170,EC:FP7:ERC,ERC-2013-CoG,COSMOPARS(2014), 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 - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Sorbonne Université (SU)-Observatoire de Paris, Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2020-....] (Grenoble INP [2020-....]), Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....]), Sorbonne Université, 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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), 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)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), 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), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome], Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris, Universita degli Studi di Padova, Sorbonne Université (SU), Science and Technology Facilities Council (STFC), Science and Technology Facilities Council, Universidad de Cantabria, Ministerio de Economía y Competitividad (España), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), European Commission, European Research Council, European Space Agency, Department of Physics, Helsinki Institute of Physics, 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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Sorbonne Université (SU)-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)-Université de Paris (UP)-Sorbonne Université (SU)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Aghanim N., Akrami Y., Ashdown M., Aumont J., Baccigalupi C., Ballardini M., Banday A.J., Barreiro R.B., Bartolo N., Basak S., Battye R., 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., Challinor A., Chiang H.C., Chluba J., Colombo L.P.L., Combet C., Contreras D., Crill B.P., Cuttaia F., De Bernardis P., 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., Farhang M., Fergusson J., Fernandez-Cobos R., Finelli F., Forastieri F., Frailis M., Fraisse A.A., Franceschi E., Frolov A., Galeotta S., Galli S., Ganga K., Genova-Santos R.T., Gerbino M., Ghosh T., Gonzalez-Nuevo J., Gorski K.M., Gratton S., Gruppuso A., Gudmundsson J.E., Hamann J., Handley W., Hansen F.K., Herranz D., Hildebrandt S.R., Hivon E., Huang Z., Jaffe A.H., Jones W.C., Karakci A., Keihanen E., Keskitalo R., Kiiveri K., Kim J., Kisner T.S., Knox L., Krachmalnicoff N., Kunz M., Kurki-Suonio H., Lagache G., Lamarre J.-M., Lasenby A., Lattanzi M., Lawrence C.R., Le Jeune M., Lemos P., Lesgourgues J., 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., Martinelli M., Martinez-Gonzalez E., Matarrese S., Mauri N., McEwen J.D., Meinhold P.R., Melchiorri A., Mennella A., Migliaccio M., Millea M., Mitra S., Miville-Deschenes M.-A., Molinari D., 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., Polastri L., 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., Valenziano L., Valiviita J., Van Tent B., Vibert L., Vielva P., Villa F., Vittorio N., Wandelt B.D., Wehus I.K., White M., White S.D.M., Zacchei A., and Zonca A.
Subjects: cosmological model, Astronomy, Cosmic microwave background, INFLATIONARY PARADIGM, cosmic background radiation: polarization, Astrophysics, cosmic background radiation, baryon: oscillation: acoustic, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Omega, Cosmology, OSCILLATION SPECTROSCOPIC SURVEY, background: geometry, GALAXY REDSHIFT SURVEY, neutrino: mass, dark energy, 010303 astronomy & astrophysics, matter: density, expansion: adiabatic, Physics, Spectral index, cosmological constant, Hubble constant, Settore FIS/05, Cosmic background radiation, Cosmological parameters, ACCURATE HALO-MODEL, statistical analysis: Bayesian, POWER-SPECTRUM, matter: fluctuation, tension, perturbation: scalar, Physical Sciences, symbols, astro-ph.CO, Neutrino, Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics, Particle physics, data analysis method, Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO), satellite: Planck, Dark matter, FOS: Physical sciences, cosmic background radiation: spectrum, dark matter: density, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astronomy & Astrophysics, NO, symbols.namesake, power spectrum: scalar, Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica, gravitation: lens, 0103 physical sciences, 0201 Astronomical and Space Sciences, Planck, cosmological parameters, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Science & Technology, 010308 nuclear & particles physics, baryon: density, Astronomy and Astrophysics, GROWTH-RATE, stability, 115 Astronomy, Space science, cosmic background radiation: temperature, MICROWAVE BACKGROUND ANISOTROPIES, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Cosmic background radiation, Cosmological parameters, PROBE WMAP OBSERVATIONS, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], BARYON ACOUSTIC-OSCILLATIONS, Hubble's law, cosmic background radiation: anisotropy
Abstract: Planck Collaboration: et al., arXiv:1807.06209v3, We present cosmological parameter results from the final full-mission Planck measurements of the cosmic microwave background (CMB) anisotropies, combining information from the temperature and polarization maps and the lensing reconstruction. Compared to the 2015 results, improved measurements of large-scale polarization allow the reionization optical depth to be measured with higher precision, leading to significant gains in the precision of other correlated parameters. Improved modelling of the small-scale polarization leads to more robust constraints on many parameters, with residual modelling uncertainties estimated to affect them only at the 0.5σ level. We find good consistency with the standard spatially-flat 6-parameter ΛCDM cosmology having a power-law spectrum of adiabatic scalar perturbations (denoted “base ΛCDM” in this paper), from polarization, temperature, and lensing, separately and in combination. A combined analysis gives dark matter density Ωch2 = 0.120 ± 0.001, baryon density Ωbh2 = 0.0224 ± 0.0001, scalar spectral index ns = 0.965 ± 0.004, and optical depth τ = 0.054 ± 0.007 (in this abstract we quote 68% confidence regions on measured parameters and 95% on upper limits). The angular acoustic scale is measured to 0.03% precision, with 100θ* = 1.0411 ± 0.0003. These results are only weakly dependent on the cosmological model and remain stable, with somewhat increased errors, in many commonly considered extensions. Assuming the base-ΛCDM cosmology, the inferred (model-dependent) late-Universe parameters are: Hubble constant H0 = (67.4 ± 0.5) km s−1 Mpc−1; matter density parameter Ωm = 0.315 ± 0.007; and matter fluctuation amplitude σ8 = 0.811 ± 0.006. We find no compelling evidence for extensions to the base-ΛCDM model. Combining with baryon acoustic oscillation (BAO) measurements (and considering single-parameter extensions) we constrain the effective extra relativistic degrees of freedom to be Neff = 2.99 ± 0.17, in agreement with the Standard Model prediction Neff = 3.046, and find that the neutrino mass is tightly constrained to ∑mν < 0.12 eV. The CMB spectra continue to prefer higher lensing amplitudes than predicted in base ΛCDM at over 2σ, which pulls some parameters that affect the lensing amplitude away from the ΛCDM model; however, this is not supported by the lensing reconstruction or (in models that also change the background geometry) BAO data. The joint constraint with BAO measurements on spatial curvature is consistent with a flat universe, ΩK = 0.001 ± 0.002. Also combining with Type Ia supernovae (SNe), the dark-energy equation of state parameter is measured to be w0 = −1.03 ± 0.03, consistent with a cosmological constant. We find no evidence for deviations from a purely power-law primordial spectrum, and combining with data from BAO, BICEP2, and Keck Array data, we place a limit on the tensor-to-scalar ratio r0.002 < 0.06. Standard big-bang nucleosynthesis predictions for the helium and deuterium abundances for the base-ΛCDM cosmology are in excellent agreement with observations. The Planck base-ΛCDM results are in good agreement with BAO, SNe, and some galaxy lensing observations, but in slight tension with the Dark Energy Survey’s combined-probe results including galaxy clustering (which prefers lower fluctuation amplitudes or matter density parameters), and in significant, 3.6σ, tension with local measurements of the Hubble constant (which prefer a higher value). Simple model extensions that can partially resolve these tensions are not favoured by the Planck data., 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); ERC and PRACE (EU).
Published: 2020

4. Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods

Author: 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 - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), Sorbonne Université (SU)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....])-Institut polytechnique de Grenoble - 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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CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Dipartimento di Fisica 'G. 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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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 - 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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

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1. Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods

2. Planck 2018 results: I. Overview and the cosmological legacy of Planck

3. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

4. Planck 2018 results: V. CMB power spectra and likelihoods

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