1. Euclid: Constraining linearly scale-independent modifications of gravity with the spectroscopic and photometric primary probes
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Frusciante, N., Pace, F., Cardone, V. F., Casas, S., Tutusaus, I., Ballardini, M., Bellini, E., Benevento, G., Bose, B., Valageas, P., Bartolo, N., Brax, P., Ferreira, P. G., Finelli, F., Koyama, K., Legrand, L., Lombriser, L., Paoletti, D., Pietroni, M., Rozas-Fernández, A., Sakr, Z., Silvestri, A., Vernizzi, F., Winther, H. A., Aghanim, N., Amendola, L., Auricchio, N., Azzollini, R., Baldi, M., Bonino, D., Branchini, E., Brescia, M., Brinchmann, J., Camera, S., Capobianco, V., Carbone, C., Carretero, J., Castellano, M., Cavuoti, S., Cimatti, A., Cledassou, R., Congedo, G., Conversi, L., Copin, Y., Corcione, L., Courbin, F., Cropper, M., Da Silva, A., Degaudenzi, H., Dinis, J., Dubath, F., Dupac, X., Dusini, S., Farrens, S., Ferriol, S., Fosalba, P., Frailis, M., Franceschi, E., Galeotta, S., Gillis, B., Giocoli, C., Grazian, A., Grupp, F., Guzzo, L., Haugan, S. V. H., Holmes, W., Hormuth, F., Hornstrup, A., Jahnke, K., Kermiche, S., Kiessling, A., Kilbinger, M., Kitching, T., Kunz, M., Kurki-Suonio, H., Ligori, S., Lilje, P. B., Lloro, I., Maiorano, E., Mansutti, O., Marggraf, O., Markovic, K., Marulli, F., Massey, R., Medinaceli, E., Meneghetti, M., Meylan, G., Moresco, M., Moscardini, L., Munari, E., Niemi, S. M., Nightingale, J., Padilla, C., Paltani, S., Pasian, F., Pedersen, K., Percival, W. J., Pettorino, V., Polenta, G., Poncet, M., Popa, L., Raison, F., Rebolo, R., Renzi, A., Rhodes, J., Riccio, G., Romelli, E., Saglia, R., Sapone, D., Sartoris, B., Secroun, A., Seidel, G., Sirignano, C., Sirri, G., Stanco, L., Surace, C., Tallada-Crespí, P., Taylor, A. N., Tereno, I., Toledo-Moreo, R., Torradeflot, F., Valentijn, E. A., Valenziano, L., Vassallo, T., Kleijn, G. A. Verdoes, Wang, Y., Zacchei, A., Zamorani, G., Zoubian, J., Scottez, V., Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), 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), Institut de Physique Théorique - UMR CNRS 3681 (IPHT), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Camille Jordan (ICJ), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-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), 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), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA), Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), 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), and Euclid
- Subjects
Astrophysics and Astronomy ,dimension: 5 ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,gravitation: model ,perturbation ,gr-qc ,scalar tensor ,satellite ,multipole ,FOS: Physical sciences ,General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc) ,Brans-Dicke model ,General Relativity and Quantum Cosmology ,membrane model ,embedding ,gravitation: lens ,invariance: scale ,matter: coupling ,statistical analysis ,cosmological model: parameter space ,general relativity ,Dvali-Gabadadze-Porrati model ,universality ,correlation function ,Minkowski ,Jordan ,General Relativity and Cosmology ,screening ,field theory: scalar ,confidence limit ,astro-ph.CO ,[PHYS.GRQC]Physics [physics]/General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc] ,nonlinear ,galaxy: cluster ,higher-dimensional ,k-essence ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics - Abstract
The future Euclid space satellite mission will offer an invaluable opportunity to constrain modifications to general relativity at cosmic scales. We focus on modified gravity models characterised, at linear scales, by a scale-independent growth of perturbations while featuring different testable types of derivative screening mechanisms at smaller nonlinear scales. We consider 3 specific models, namely Jordan-Brans-Dicke (JBD), the normal branch of Dvali-Gabadadze-Porrati (nDGP) gravity and $k$-mouflage (KM) gravity. We provide forecasts from spectroscopic and photometric primary probes by Euclid on the cosmological parameters and the extra parameters of the models, respectively, $\omega_{\rm BD}$, $\Omega_{\rm rc}$ and $\epsilon_{2,0}$, which quantify the deviations from general relativity. This analysis will improve our knowledge of the cosmology of these modified gravity models. The forecasts analysis employs the Fisher matrix method applied to weak lensing (WL); photometric galaxy clustering (GC$_{ph}$); spectroscopic galaxy clustering (GC$_{sp}$) and the cross-correlation (XC) between GC$_{ph}$ and WL. For the Euclid survey specifications we define three scenarios, characterised by different cuts in $\ell$ and $k$, to assess the constraining power of nonlinear scales. For each model we consider two fiducial values for the corresponding model parameter. In an optimistic setting at 68.3\% confidence interval, with Euclid alone we find the following percentage relative errors: for $\log_{10}{\omega_{\rm BD}}$, with a fiducial value of $\omega_{\rm BD}=800$, 35% using GC$_{sp}$ alone, 3.6% using GC$_{ph}$+WL+XC and 3.3% using GC$_{ph}$+WL+XC+GC$_{sp}$; for $\log_{10}{\Omega_{\rm rc}}$, with a fiducial value of $\Omega_{\rm rc}=0.25$, we find respectively 90%, 20% and 17%; finally, for $\epsilon_{2,0}=-0.04$ respectively 5%, 0.15% and 0.14%. (abridged), Comment: 22 pages, 9 figures, 4 tables, 1 appendix
- Published
- 2023