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Updated Cosmological Constraints in Extended Parameter Space with Planck PR4, DESI Baryon Acoustic Oscillations, and Supernovae: Dynamical Dark Energy, Neutrino Masses, Lensing Anomaly, and the Hubble Tension
The Astrophysical Journal Letters ( IF 8.8 ) Pub Date : 2024-11-14 , DOI: 10.3847/2041-8213/ad8c26 Shouvik Roy Choudhury and Teppei Okumura
The Astrophysical Journal Letters ( IF 8.8 ) Pub Date : 2024-11-14 , DOI: 10.3847/2041-8213/ad8c26 Shouvik Roy Choudhury and Teppei Okumura
We present updated constraints on cosmological parameters in a 12-parameter model, extending the standard six-parameter ΛCDM by including dynamical dark energy (DE; w0, wa), the sum of neutrino masses (∑mν), the effective number of non-photon radiation species (Neff), the lensing amplitude scaling (Alens), and the running of the scalar spectral index (αs). For cosmic wave background (CMB) data, we use the Planck Public Release (PR) 4 (2020) HiLLiPoP and LoLLiPoP likelihoods, Planck PR4+Atacama Cosmology Telescope (ACT) DR6 lensing, and Planck 2018 low-ℓ TT likelihoods, along with DESI DR1 baryon acoustic oscillations (BAO) and Pantheon+ and DESY5 uncalibrated Type Ia supernovae (SNe) likelihoods. Key findings are the following: (i) Contrary to DESI results, CMB+BAO+Pantheon+ data include a cosmological constant within 2σ, while CMB+BAO+DESY5 excludes it at over 2σ, indicating the dynamical nature of DE is not yet robust. Potential systematics in the DESY5 sample may drive this exclusion. (ii) Some data combinations show a 1σ+ detection of nonzero ∑mν, indicating possible future detection. We also provide a robust upper bound of ∑mν ≲ 0.3 eV (95% confidence limit (CL)). (iii) With CMB+BAO+SNe, Alens = 1 is included at 2σ (albeit not at 1σ), indicating no significant lensing anomaly in this extended cosmology with Planck PR4 likelihoods. (iv) The Hubble tension persists at 3.2 to 3.9σ, suggesting these simple extensions do not resolve it. (v) The S8 tension with Dark Energy Survey Year 3 weak lensing is reduced to 1.4σ, likely due to additional parameters and the Planck PR4 likelihoods.
中文翻译:
更新了 Planck PR4、DESI 重子声学振荡和超新星在扩展参数空间中的宇宙学约束:动力学暗能量、中微子质量、透镜异常和哈勃张力
我们在 12 参数模型中提出了对宇宙学参数的更新约束,通过包括动态暗能 (DE;w0, wa)、中微子质量总和 (∑mν)、非光子辐射种类的有效数量 (Neff)、透镜振幅标度 (Alens) 和标量光谱指数 (αs) 的运行来扩展标准的六参数 ΛCDM。对于宇宙波背景 (CMB) 数据,我们使用普朗克公开发布 (PR) 4 (2020) HiLLiPoP 和 LoLLiPoP 似然、普朗克 PR4+阿塔卡马宇宙学望远镜 (ACT) DR6 透镜和普朗克 2018 低 l TT 似然,以及 DESI DR1 重子声学振荡 (BAO) 和 Pantheon+ 和 DESY5 未校准的 Ia 型超新星 (SNe) 似然。主要发现如下:(i) 与 DESI 结果相反,CMB+BAO+Pantheon+ 数据包括 2σ 以内的宇宙学常数,而 CMB+BAO+DESY5 将其排除在 2σ 以上,表明 DE 的动力学性质尚不稳健。DESY5 样本中的潜在系统因素可能会驱动这种排除。(ii) 一些数据组合显示对非零 ∑mν 的 1σ+ 检测,表明将来可能检测到。我们还提供了 ∑mν ≲ 0.3 eV (95% 置信限 (CL)) 的稳健上限。(iii) 在 CMB+BAO+SNe 中,Alens = 1 包含在 2σ 处(尽管不是在 1σ 处),表明在普朗克 PR4 似然的扩展宇宙学中没有明显的透镜异常。(iv) 哈勃张力持续在 3.2 到 3.9σ,表明这些简单的扩展并不能解决它。(v) 暗能量巡天第 3 年弱透镜的 S8 张力降低到 1.4σ,这可能是由于额外的参数和普朗克 PR4 似然。
更新日期:2024-11-15
中文翻译:
更新了 Planck PR4、DESI 重子声学振荡和超新星在扩展参数空间中的宇宙学约束:动力学暗能量、中微子质量、透镜异常和哈勃张力
我们在 12 参数模型中提出了对宇宙学参数的更新约束,通过包括动态暗能 (DE;w0, wa)、中微子质量总和 (∑mν)、非光子辐射种类的有效数量 (Neff)、透镜振幅标度 (Alens) 和标量光谱指数 (αs) 的运行来扩展标准的六参数 ΛCDM。对于宇宙波背景 (CMB) 数据,我们使用普朗克公开发布 (PR) 4 (2020) HiLLiPoP 和 LoLLiPoP 似然、普朗克 PR4+阿塔卡马宇宙学望远镜 (ACT) DR6 透镜和普朗克 2018 低 l TT 似然,以及 DESI DR1 重子声学振荡 (BAO) 和 Pantheon+ 和 DESY5 未校准的 Ia 型超新星 (SNe) 似然。主要发现如下:(i) 与 DESI 结果相反,CMB+BAO+Pantheon+ 数据包括 2σ 以内的宇宙学常数,而 CMB+BAO+DESY5 将其排除在 2σ 以上,表明 DE 的动力学性质尚不稳健。DESY5 样本中的潜在系统因素可能会驱动这种排除。(ii) 一些数据组合显示对非零 ∑mν 的 1σ+ 检测,表明将来可能检测到。我们还提供了 ∑mν ≲ 0.3 eV (95% 置信限 (CL)) 的稳健上限。(iii) 在 CMB+BAO+SNe 中,Alens = 1 包含在 2σ 处(尽管不是在 1σ 处),表明在普朗克 PR4 似然的扩展宇宙学中没有明显的透镜异常。(iv) 哈勃张力持续在 3.2 到 3.9σ,表明这些简单的扩展并不能解决它。(v) 暗能量巡天第 3 年弱透镜的 S8 张力降低到 1.4σ,这可能是由于额外的参数和普朗克 PR4 似然。