1. Power law cosmology model comparison with CMB scale information
- Author
-
Isaac Tutusaus, Valentina Salvatelli, Anne Ealet, Arnaud Dupays, Yves Zolnierowski, J. M. Virey, Z. Sakr, Alice Pisani, Brahim Lamine, Johann Cohen-Tanugi, Stephanie Escoffier, Alain Blanchard, Andre Tilquin, Stéphane Plaszczynski, Thomas Schucker, Olivier Le Fevre, Stéphane Ilić, Laboratoire Kastler Brossel (LKB (Jussieu)), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-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), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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), Deuxième labo, Biomécanique et Pathologie Locomotrice du Cheval (BPLC), École nationale vétérinaire d'Alfort (ENVA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand (LPC), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-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), 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), Siemens AG [Munich], Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), CPT - E3 Cosmologie, Centre de Physique Théorique - UMR 7332 (CPT), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École nationale vétérinaire - Alfort (ENVA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-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-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU)
- Subjects
Physics ,Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) ,Scale (ratio) ,010308 nuclear & particles physics ,Cosmic microwave background ,Spectral density ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics ,Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics ,01 natural sciences ,Power law ,Redshift ,Cosmology ,Metric expansion of space ,[PHYS.ASTR.CO]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Cosmology and Extra-Galactic Astrophysics [astro-ph.CO] ,Theoretical physics ,0103 physical sciences ,Baryon acoustic oscillations ,010303 astronomy & astrophysics ,Astrophysics - Cosmology and Nongalactic Astrophysics - Abstract
Despite the ability of the cosmological concordance model ($\Lambda$CDM) to describe the cosmological observations exceedingly well, power law expansion of the Universe scale radius, $R(t)\propto t^n$, has been proposed as an alternative framework. We examine here these models, analyzing their ability to fit cosmological data using robust model comparison criteria. Type Ia supernovae (SNIa), baryonic acoustic oscillations (BAO) and acoustic scale information from the cosmic microwave background (CMB) have been used. We find that SNIa data either alone or combined with BAO can be well reproduced by both $\Lambda$CDM and power law expansion models with $n\sim 1.5$, while the constant expansion rate model $(n=1)$ is clearly disfavored. Allowing for some redshift evolution in the SNIa luminosity essentially removes any clear preference for a specific model. The CMB data are well known to provide the most stringent constraints on standard cosmological models, in particular, through the position of the first peak of the temperature angular power spectrum, corresponding to the sound horizon at recombination, a scale physically related to the BAO scale. Models with $n\geq 1$ lead to a divergence of the sound horizon and do not naturally provide the relevant scales for the BAO and the CMB. We retain an empirical footing to overcome this issue: we let the data choose the preferred values for these scales, while we recompute the ionization history in power law models, to obtain the distance to the CMB. In doing so, we find that the scale coming from the BAO data is not consistent with the observed position of the first peak of the CMB temperature angular power spectrum for any power law cosmology. Therefore, we conclude that when the three standard probes are combined, the $\Lambda$CDM model is very strongly favored over any of these alternative models, which are then essentially ruled out., Comment: 16 pages, 13 figures
- Published
- 2016
- Full Text
- View/download PDF