German Title: Eine modelunabhängige Beschreibung kosmologischer Modelle mit Dunkler Energie: Derzeitige und zukünftige Einschränkungen

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PDF, English - main document Download (10MB) | Lizenz: A Model-Independent Approach to Dark Energy Cosmologies: Current and Future Constraints by Guarnizo Trilleras, Alejandro underlies the terms of Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 Germany

Abstract

The effective anisotropic stress eta = − Phi/Psi is a key variable in the characterisation of the physical origin of the dark energy. It is however important to use a fully model-independent approach when measuring eta to avoid introducing a theoretical bias into the results. We forecast the precision with which future large surveys can determine eta in a way that only relies on directly observable quantities, using the joint combination of Galaxy Clustering, Weak Lensing and Supernovae probes. Among the results, we find that a future large scale survey can constrain eta to within 10% if k-independent, and to within 60% if it is restricted to follow the Horndeski model. In order to find current constraints on eta data for the growth rate f sigma_8 coming from Redshift Space Distortion measurements, observations of the Hubble expansion H(z), and a constraint for the quantity P2 defined as the expectation value of the ratio between galaxy-galaxy and galaxy-velocity cross correlations, have been used. We find a value at z = 0.32 of eta = 0.646 +/- 0.678, in agreement with the predicted value for the LCDM model. Finally, we produce a cosmological exclusion plot for modified gravity in analogy with the exclusion plots produced in laboratory experiments.

Translation of abstract (German)

Die effektive anisotropische Spannung eta = −Phi/Psi ist eine Schlüsselvariable bei der Erforschung des physikalischen Ursprungs der Dunkler Energie. Um eine Theorie bedingte Systematik, bei der Charakterisierung kosmologischer Modelle durch die Messung von eta zu vermeiden, ist eine modellunabhänige Herangehensweise von großer Bedeutung. Mittels der Kombination von Beochbachtungen von Galaxienhaufen, der Messung des schwachen Gravitationslinseneffekt und der Beobachtung von Supernovae machen wir Vorhersagen, mit denen zukünftige Missionen eta lediglich auf der Basis direkt beobachtbarer Größen bestimmen können. Neben diesen Ergebnissen finden wir, dass falls eta unabhängig von k ist, zukünftige Beobachtungen auf großen Skalen eta auf bis zu 10% genau bestimmen können und mit mehr als 60% Genauigkeit, falls es die Form aus Horndeskimodellen hat. Um den momentan erlaubten Bereich für ta zu finden, werden die Daten der Wachstumsrate f sigma_8 aus Messungen der „Redshift Space Distortion“ (RSD) , der Hubbleexpansion H(z) und des erlaubten Bereichs der Größe P2, die durch den Erwartungswert des Verhältnisses zwischen der Galaxie- Galaxie Korrelation und der Galaxie-Geschwindkeit Kreuzkorrelation definiert ist, genutzt. Mit den aktuellen Datensätzen erhalten wir eta = 0.646 +/- 0.678 bei einer Rotverschiebung von z = 0.32, welches in Übereinstimmung mit den Vorhersagen des LCDM Modelles ist. Schließlich erstellen wir ein kosmologisches Ausschlussdiagramm für modifizierte Gravitationstheorien in Analogie zu den Ausschlussdiagrammen, die in Laborexperimenten ermittelt werden.