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Improved constraints on the expansion rate of the Universe up to z similar to 1.1 from the spectroscopic evolution of cosmic chronometers

Authors :
Piero Rosati
J. F. Le Borgne
C. Knobel
Laurence Tresse
James Dunlop
S. Foucaud
K. Kovac
Angela Bongiorno
Michele Moresco
G. Zamorani
Lidia Tasca
Daniela Vergani
Preethi Nair
Marc Kamionkowski
C. Diener
Olga Cucciati
Graziano Coppa
Lucia Pozzetti
S. Bardelli
Michele Cirasuolo
Anton M. Koekemoer
Ross J. McLure
C. López-Sanjuan
Niraj Welikala
Vincenzo Mainieri
C. M. Carollo
Rongmon Bordoloi
Andrea Cimatti
Raul Jimenez
Licia Verde
John D. Silverman
F. Lamareille
Karina Caputi
H. J. Pearce
Masayuki Tanaka
Luke A. Barnes
A. Iovino
Jean-Paul Kneib
S. de la Torre
William G. Hartley
V. Presotto
Christian Maier
L. de Ravel
E. J. Bradshaw
S. Lilly
Yingjie Peng
Robert Chuter
P. Kampczyk
M. Mignoli
H. J. McCracken
Bianca Garilli
Adam Stanford
Marco Scodeggio
Italo Balestra
P. Franzetti
Omar Almaini
Thierry Contini
R. Pello
Enrique Pérez-Montero
V. Le Brun
Raphael Gobat
A. Cappi
Micol Bolzonella
Alvio Renzini
Daniel Stern
Pascal Oesch
O. Le Fèvre
E. Zucca
Dipartimento di Astronomia
Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)
Department of Chemical Engineering, Columbia University
Columbia University [New York]
INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna (OABO)
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica - Bologna (IASF-Bo)
SUPA, Institute for Astronomy
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Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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AUTRES
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Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE)
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COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
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Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
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B. Garilli
A. Iovino
P. Kampczyk
C. Knobel
K. Kovac
J.-F. Le Borgne
V. Le Brun
C. Maier
R. Pello'
Y. Peng
E. Perez-Montero
V. Presotto
J.D. Silverman
M. Tanaka
L.A.M. Tasca
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D. Vergani
O. Almaini
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M. Cirasuolo
G. Coppa
C. Diener
S. Foucaud
W. Hartley
M. Kamionkowski
A.M. Koekemoer
C. Lopez-Sanjuan
H.J. McCracken
P. Nair
P. Oesch
A. Stanford
N. Welikala
Source :
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, 8, ⟨10.1088/1475-7516/2012/08/006⟩, Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, ⟨10.1088/1475-7516/2012/08/006⟩, Dipòsit Digital de la UB, Universidad de Barcelona
Publication Year :
2012
Publisher :
HAL CCSD, 2012.

Abstract

We present new improved constraints on the Hubble parameter H(z) in the redshift range 0.15 < z < 1.1, obtained from the differential spectroscopic evolution of early-type galaxies as a function of redshift. We extract a large sample of early-type galaxies (\sim11000) from several spectroscopic surveys, spanning almost 8 billion years of cosmic lookback time (0.15 < z < 1.42). We select the most massive, red elliptical galaxies, passively evolving and without signature of ongoing star formation. Those galaxies can be used as standard cosmic chronometers, as firstly proposed by Jimenez & Loeb (2002), whose differential age evolution as a function of cosmic time directly probes H(z). We analyze the 4000 �� break (D4000) as a function of redshift, use stellar population synthesis models to theoretically calibrate the dependence of the differential age evolution on the differential D4000, and estimate the Hubble parameter taking into account both statistical and systematical errors. We provide 8 new measurements of H(z) (see Tab. 4), and determine its change in H(z) to a precision of 5-12% mapping homogeneously the redshift range up to z \sim 1.1; for the first time, we place a constraint on H(z) at z \neq 0 with a precision comparable with the one achieved for the Hubble constant (about 5-6% at z \sim 0.2), and covered a redshift range (0.5 < z < 0.8) which is crucial to distinguish many different quintessence cosmologies. These measurements have been tested to best match a ��CDM model, clearly providing a statistically robust indication that the Universe is undergoing an accelerated expansion. This method shows the potentiality to open a new avenue in constrain a variety of alternative cosmologies, especially when future surveys (e.g. Euclid) will open the possibility to extend it up to z \sim 2.<br />34 pages, 15 figures, 6 tables, published in JCAP. It is a companion to Moresco et al. (2012b, http://arxiv.org/abs/1201.6658) and Jimenez et al. (2012, http://arxiv.org/abs/1201.3608). The H(z) data can be downloaded at http://www.physics-astronomy.unibo.it/en/research/areas/astrophysics/cosmology-with-cosmic-chronometers

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, 8, ⟨10.1088/1475-7516/2012/08/006⟩, Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, ⟨10.1088/1475-7516/2012/08/006⟩, Dipòsit Digital de la UB, Universidad de Barcelona
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2f4403fd16318da2664da75cc0db00db
Full Text :
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2012/08/006⟩