Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history

We investigate constraints on cosmic reionization extracted from the Planck cosmic microwave background (CMB) data. We combine the Planck CMB anisotropy data in temperature with the low-multipole polarization data to fit LCDM models with various parameterizations of the reionization history. We obta...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Astronomy & Astrophysics
Main Authors: R. Adam, N. Aghanim, M. Ashdown, J. Aumont, C. Baccigalupi, M. Ballardini, A. J. Banday, R. B. Barreiro, N. Bartolo, S. Basak, R. Battye, K. Benabed, J. P. Bernard, M. Bersanelli, P. Bielewicz, J. J. Bock, A. Bonaldi, L. Bonavera, J. R. Bond, J. Borrill, F. R. Bouchet, M. Bucher, C. Burigana, E. Calabrese, J. F. Cardoso, J. Carron, H. C. Chiang, L. P. L. Colombo, C. Combet, B. Comis, A. Coulais, B. P. Crill, A. Curto, F. Cuttaia, R. J. Davis, P. de Bernardis, A. de Rosa, G. de Zotti, J. Delabrouille, E. Di Valentino, C. Dickinson, J. M. Diego, O. Doré, M. Douspis, A. Ducout, X. Dupac, F. Elsner, T. A. Enßlin, H. K. Eriksen, E. Falgarone, Y. Fantaye, F. Finelli, F. Forastieri, M. Frailis, A. A. Fraisse, E. Franceschi, A. Frolov, S. Galeotta, S. Galli, K. Ganga, R. T. Génova Santos, M. Gerbino, T. Ghosh, J. González Nuevo, K. M. Górski, A. Gruppuso, J. E. Gudmundsson, F. K. Hansen, G. Helou, S. Henrot Versillé, D. Herranz, E. Hivon, Z. Huang, S. Ili_, A. H. Jaffe, W. C. Jones, E. Keihänen, R. Keskitalo, T. S. Kisner, L. Knox, N. Krachmalnicoff, M. Kunz, H. Kurki Suonio, G. Lagache, A. Lähteenmäki, J. M. Lamarre, M. Langer, A. Lasenby, M. Lattanzi, C. R. Lawrence, M. Le Jeune, F. Levrier, A. Lewis, M. Liguori, P. B. Lilje, M. López Caniego, Y. Z. Ma, J. F. Macías Pérez, G. Maggio, A. Mangilli, M. Maris, P. G. Martin, E. Martínez González, S. Matarrese, N. Mauri, J. D. McEwen, P. R. Meinhold, A. Melchiorri, A. Mennella, M. Migliaccio, M. A. Miville Deschênes, D. Molinari, A. Moneti, L. Montier, G. Morgante, A. Moss, P. Naselsky, P. Natoli, C. A. Oxborrow, L. Pagano, D. Paoletti, B. Partridge, G. Patanchon, L. Patrizii, O. Perdereau, L. Perotto, V. Pettorino, F. Piacentini, S. Plaszczynski, L. Polastri, G. Polenta, J. L. Puget, J. P. Rachen, B. Racine, M. Reinecke, M. Remazeilles, A. Renzi, G. Rocha, M. Rossetti, G. Roudier, J. A. Rubiño Martín, B. Ruiz Granados, L. Salvati, M. Sandri, M. Savelainen, D. Scott, G. Sirri, R. Sunyaev, A. S. Suur Uski, J. A. Tauber, M. Tenti, L. Toffolatti, M. Tomasi, M. Tristram, T. Trombetti, J. Valiviita, F. Van Tent, P. Vielva, F. Villa, N. Vittorio, B. D. Wandelt, I. K. Wehus, M. White, A. Zacchei, A. Zonca
Other Authors: A.J. Banday, R.B. Barreiro, J.P. Bernard, J.J. Bock, J.R. Bond, F.R. Bouchet, J.F. Cardoso, H.C. Chiang, L.P.L. Colombo, B. Comi, A. Coulai, B.P. Crill, R.J. Davi, P. de Bernardi, J.M. Diego, M. Douspi, T.A. Enßlin, H.K. Eriksen
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: 2016
Subjects:
Online Access:http://hdl.handle.net/2434/451015
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628897
id ftunivmilanoair:oai:air.unimi.it:2434/451015
record_format openpolar
institution Open Polar
collection The University of Milan: Archivio Istituzionale della Ricerca (AIR)
op_collection_id ftunivmilanoair
language English
topic cosmic background radiation
dark ages
reionization
first star
polarization
Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica
spellingShingle cosmic background radiation
dark ages
reionization
first star
polarization
Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica
R. Adam
N. Aghanim
M. Ashdown
J. Aumont
C. Baccigalupi
M. Ballardini
A. J. Banday
R. B. Barreiro
N. Bartolo
S. Basak
R. Battye
K. Benabed
J. P. Bernard
M. Bersanelli
P. Bielewicz
J. J. Bock
A. Bonaldi
L. Bonavera
J. R. Bond
J. Borrill
F. R. Bouchet
M. Bucher
C. Burigana
E. Calabrese
J. F. Cardoso
J. Carron
H. C. Chiang
L. P. L. Colombo
C. Combet
B. Comis
A. Coulais
B. P. Crill
A. Curto
F. Cuttaia
R. J. Davis
P. de Bernardis
A. de Rosa
G. de Zotti
J. Delabrouille
E. Di Valentino
C. Dickinson
J. M. Diego
O. Doré
M. Douspis
A. Ducout
X. Dupac
F. Elsner
T. A. Enßlin
H. K. Eriksen
E. Falgarone
Y. Fantaye
F. Finelli
F. Forastieri
M. Frailis
A. A. Fraisse
E. Franceschi
A. Frolov
S. Galeotta
S. Galli
K. Ganga
R. T. Génova Santos
M. Gerbino
T. Ghosh
J. González Nuevo
K. M. Górski
A. Gruppuso
J. E. Gudmundsson
F. K. Hansen
G. Helou
S. Henrot Versillé
D. Herranz
E. Hivon
Z. Huang
S. Ili_
A. H. Jaffe
W. C. Jones
E. Keihänen
R. Keskitalo
T. S. Kisner
L. Knox
N. Krachmalnicoff
M. Kunz
H. Kurki Suonio
G. Lagache
A. Lähteenmäki
J. M. Lamarre
M. Langer
A. Lasenby
M. Lattanzi
C. R. Lawrence
M. Le Jeune
F. Levrier
A. Lewis
M. Liguori
P. B. Lilje
M. López Caniego
Y. Z. Ma
J. F. Macías Pérez
G. Maggio
A. Mangilli
M. Maris
P. G. Martin
E. Martínez González
S. Matarrese
N. Mauri
J. D. McEwen
P. R. Meinhold
A. Melchiorri
A. Mennella
M. Migliaccio
M. A. Miville Deschênes
D. Molinari
A. Moneti
L. Montier
G. Morgante
A. Moss
P. Naselsky
P. Natoli
C. A. Oxborrow
L. Pagano
D. Paoletti
B. Partridge
G. Patanchon
L. Patrizii
O. Perdereau
L. Perotto
V. Pettorino
F. Piacentini
S. Plaszczynski
L. Polastri
G. Polenta
J. L. Puget
J. P. Rachen
B. Racine
M. Reinecke
M. Remazeilles
A. Renzi
G. Rocha
M. Rossetti
G. Roudier
J. A. Rubiño Martín
B. Ruiz Granados
L. Salvati
M. Sandri
M. Savelainen
D. Scott
G. Sirri
R. Sunyaev
A. S. Suur Uski
J. A. Tauber
M. Tenti
L. Toffolatti
M. Tomasi
M. Tristram
T. Trombetti
J. Valiviita
F. Van Tent
P. Vielva
F. Villa
N. Vittorio
B. D. Wandelt
I. K. Wehus
M. White
A. Zacchei
A. Zonca
Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
topic_facet cosmic background radiation
dark ages
reionization
first star
polarization
Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica
description We investigate constraints on cosmic reionization extracted from the Planck cosmic microwave background (CMB) data. We combine the Planck CMB anisotropy data in temperature with the low-multipole polarization data to fit LCDM models with various parameterizations of the reionization history. We obtain a Thomson optical depth tau=0.058 +/- 0.012 for the commonly adopted instantaneous reionization model. This confirms, with only data from CMB anisotropies, the low value suggested by combining Planck 2015 results with other data sets and also reduces the uncertainties. We reconstruct the history of the ionization fraction using either a symmetric or an asymmetric model for the transition between the neutral and ionized phases. To determine better constraints on the duration of the reionization process, we also make use of measurements of the amplitude of the kinetic Sunyaev-Zeldovich (kSZ) effect using additional information from the high resolution Atacama Cosmology Telescope and South Pole Telescope experiments. The average redshift at which reionization occurs is found to lie between z=7.8 and 8.8, depending on the model of reionization adopted. Using kSZ constraints and a redshift-symmetric reionization model, we find an upper limit to the width of the reionization period of Dz < 2.8. In all cases, we find that the Universe is ionized at less than the 10% level at redshifts above z~10. This suggests that an early onset of reionization is strongly disfavoured by the Planck data. We show that this result also reduces the tension between CMB-based analyses and constraints from other astrophysical sources.
author2 R. Adam
N. Aghanim
M. Ashdown
J. Aumont
C. Baccigalupi
M. Ballardini
A.J. Banday
R.B. Barreiro
N. Bartolo
S. Basak
R. Battye
K. Benabed
J.P. Bernard
M. Bersanelli
P. Bielewicz
J.J. Bock
A. Bonaldi
L. Bonavera
J.R. Bond
J. Borrill
F.R. Bouchet
M. Bucher
C. Burigana
E. Calabrese
J.F. Cardoso
J. Carron
H.C. Chiang
L.P.L. Colombo
C. Combet
B. Comi
A. Coulai
B.P. Crill
A. Curto
F. Cuttaia
R.J. Davi
P. de Bernardi
A. de Rosa
G. de Zotti
J. Delabrouille
E. Di Valentino
C. Dickinson
J.M. Diego
O. Doré
M. Douspi
A. Ducout
X. Dupac
F. Elsner
T.A. Enßlin
H.K. Eriksen
E. Falgarone
format Article in Journal/Newspaper
author R. Adam
N. Aghanim
M. Ashdown
J. Aumont
C. Baccigalupi
M. Ballardini
A. J. Banday
R. B. Barreiro
N. Bartolo
S. Basak
R. Battye
K. Benabed
J. P. Bernard
M. Bersanelli
P. Bielewicz
J. J. Bock
A. Bonaldi
L. Bonavera
J. R. Bond
J. Borrill
F. R. Bouchet
M. Bucher
C. Burigana
E. Calabrese
J. F. Cardoso
J. Carron
H. C. Chiang
L. P. L. Colombo
C. Combet
B. Comis
A. Coulais
B. P. Crill
A. Curto
F. Cuttaia
R. J. Davis
P. de Bernardis
A. de Rosa
G. de Zotti
J. Delabrouille
E. Di Valentino
C. Dickinson
J. M. Diego
O. Doré
M. Douspis
A. Ducout
X. Dupac
F. Elsner
T. A. Enßlin
H. K. Eriksen
E. Falgarone
Y. Fantaye
F. Finelli
F. Forastieri
M. Frailis
A. A. Fraisse
E. Franceschi
A. Frolov
S. Galeotta
S. Galli
K. Ganga
R. T. Génova Santos
M. Gerbino
T. Ghosh
J. González Nuevo
K. M. Górski
A. Gruppuso
J. E. Gudmundsson
F. K. Hansen
G. Helou
S. Henrot Versillé
D. Herranz
E. Hivon
Z. Huang
S. Ili_
A. H. Jaffe
W. C. Jones
E. Keihänen
R. Keskitalo
T. S. Kisner
L. Knox
N. Krachmalnicoff
M. Kunz
H. Kurki Suonio
G. Lagache
A. Lähteenmäki
J. M. Lamarre
M. Langer
A. Lasenby
M. Lattanzi
C. R. Lawrence
M. Le Jeune
F. Levrier
A. Lewis
M. Liguori
P. B. Lilje
M. López Caniego
Y. Z. Ma
J. F. Macías Pérez
G. Maggio
A. Mangilli
M. Maris
P. G. Martin
E. Martínez González
S. Matarrese
N. Mauri
J. D. McEwen
P. R. Meinhold
A. Melchiorri
A. Mennella
M. Migliaccio
M. A. Miville Deschênes
D. Molinari
A. Moneti
L. Montier
G. Morgante
A. Moss
P. Naselsky
P. Natoli
C. A. Oxborrow
L. Pagano
D. Paoletti
B. Partridge
G. Patanchon
L. Patrizii
O. Perdereau
L. Perotto
V. Pettorino
F. Piacentini
S. Plaszczynski
L. Polastri
G. Polenta
J. L. Puget
J. P. Rachen
B. Racine
M. Reinecke
M. Remazeilles
A. Renzi
G. Rocha
M. Rossetti
G. Roudier
J. A. Rubiño Martín
B. Ruiz Granados
L. Salvati
M. Sandri
M. Savelainen
D. Scott
G. Sirri
R. Sunyaev
A. S. Suur Uski
J. A. Tauber
M. Tenti
L. Toffolatti
M. Tomasi
M. Tristram
T. Trombetti
J. Valiviita
F. Van Tent
P. Vielva
F. Villa
N. Vittorio
B. D. Wandelt
I. K. Wehus
M. White
A. Zacchei
A. Zonca
author_facet R. Adam
N. Aghanim
M. Ashdown
J. Aumont
C. Baccigalupi
M. Ballardini
A. J. Banday
R. B. Barreiro
N. Bartolo
S. Basak
R. Battye
K. Benabed
J. P. Bernard
M. Bersanelli
P. Bielewicz
J. J. Bock
A. Bonaldi
L. Bonavera
J. R. Bond
J. Borrill
F. R. Bouchet
M. Bucher
C. Burigana
E. Calabrese
J. F. Cardoso
J. Carron
H. C. Chiang
L. P. L. Colombo
C. Combet
B. Comis
A. Coulais
B. P. Crill
A. Curto
F. Cuttaia
R. J. Davis
P. de Bernardis
A. de Rosa
G. de Zotti
J. Delabrouille
E. Di Valentino
C. Dickinson
J. M. Diego
O. Doré
M. Douspis
A. Ducout
X. Dupac
F. Elsner
T. A. Enßlin
H. K. Eriksen
E. Falgarone
Y. Fantaye
F. Finelli
F. Forastieri
M. Frailis
A. A. Fraisse
E. Franceschi
A. Frolov
S. Galeotta
S. Galli
K. Ganga
R. T. Génova Santos
M. Gerbino
T. Ghosh
J. González Nuevo
K. M. Górski
A. Gruppuso
J. E. Gudmundsson
F. K. Hansen
G. Helou
S. Henrot Versillé
D. Herranz
E. Hivon
Z. Huang
S. Ili_
A. H. Jaffe
W. C. Jones
E. Keihänen
R. Keskitalo
T. S. Kisner
L. Knox
N. Krachmalnicoff
M. Kunz
H. Kurki Suonio
G. Lagache
A. Lähteenmäki
J. M. Lamarre
M. Langer
A. Lasenby
M. Lattanzi
C. R. Lawrence
M. Le Jeune
F. Levrier
A. Lewis
M. Liguori
P. B. Lilje
M. López Caniego
Y. Z. Ma
J. F. Macías Pérez
G. Maggio
A. Mangilli
M. Maris
P. G. Martin
E. Martínez González
S. Matarrese
N. Mauri
J. D. McEwen
P. R. Meinhold
A. Melchiorri
A. Mennella
M. Migliaccio
M. A. Miville Deschênes
D. Molinari
A. Moneti
L. Montier
G. Morgante
A. Moss
P. Naselsky
P. Natoli
C. A. Oxborrow
L. Pagano
D. Paoletti
B. Partridge
G. Patanchon
L. Patrizii
O. Perdereau
L. Perotto
V. Pettorino
F. Piacentini
S. Plaszczynski
L. Polastri
G. Polenta
J. L. Puget
J. P. Rachen
B. Racine
M. Reinecke
M. Remazeilles
A. Renzi
G. Rocha
M. Rossetti
G. Roudier
J. A. Rubiño Martín
B. Ruiz Granados
L. Salvati
M. Sandri
M. Savelainen
D. Scott
G. Sirri
R. Sunyaev
A. S. Suur Uski
J. A. Tauber
M. Tenti
L. Toffolatti
M. Tomasi
M. Tristram
T. Trombetti
J. Valiviita
F. Van Tent
P. Vielva
F. Villa
N. Vittorio
B. D. Wandelt
I. K. Wehus
M. White
A. Zacchei
A. Zonca
author_sort R. Adam
title Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
title_short Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
title_full Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
title_fullStr Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
title_full_unstemmed Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history
title_sort planck intermediate results. xlvii : planck constraints on reionization history
publishDate 2016
url http://hdl.handle.net/2434/451015
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628897
genre South pole
genre_facet South pole
op_relation info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000390797900066
volume:596
firstpage:1
lastpage:19
numberofpages:19
journal:ASTRONOMY & ASTROPHYSICS
http://hdl.handle.net/2434/451015
doi:10.1051/0004-6361/201628897
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85006341873
op_rights info:eu-repo/semantics/openAccess
op_doi https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628897
container_title Astronomy & Astrophysics
container_volume 596
container_start_page A108
_version_ 1796931869892149248
spelling ftunivmilanoair:oai:air.unimi.it:2434/451015 2024-04-21T08:11:58+00:00 Planck intermediate results. XLVII : Planck constraints on reionization history R. Adam N. Aghanim M. Ashdown J. Aumont C. Baccigalupi M. Ballardini A. J. Banday R. B. Barreiro N. Bartolo S. Basak R. Battye K. Benabed J. P. Bernard M. Bersanelli P. Bielewicz J. J. Bock A. Bonaldi L. Bonavera J. R. Bond J. Borrill F. R. Bouchet M. Bucher C. Burigana E. Calabrese J. F. Cardoso J. Carron H. C. Chiang L. P. L. Colombo C. Combet B. Comis A. Coulais B. P. Crill A. Curto F. Cuttaia R. J. Davis P. de Bernardis A. de Rosa G. de Zotti J. Delabrouille E. Di Valentino C. Dickinson J. M. Diego O. Doré M. Douspis A. Ducout X. Dupac F. Elsner T. A. Enßlin H. K. Eriksen E. Falgarone Y. Fantaye F. Finelli F. Forastieri M. Frailis A. A. Fraisse E. Franceschi A. Frolov S. Galeotta S. Galli K. Ganga R. T. Génova Santos M. Gerbino T. Ghosh J. González Nuevo K. M. Górski A. Gruppuso J. E. Gudmundsson F. K. Hansen G. Helou S. Henrot Versillé D. Herranz E. Hivon Z. Huang S. Ili_ A. H. Jaffe W. C. Jones E. Keihänen R. Keskitalo T. S. Kisner L. Knox N. Krachmalnicoff M. Kunz H. Kurki Suonio G. Lagache A. Lähteenmäki J. M. Lamarre M. Langer A. Lasenby M. Lattanzi C. R. Lawrence M. Le Jeune F. Levrier A. Lewis M. Liguori P. B. Lilje M. López Caniego Y. Z. Ma J. F. Macías Pérez G. Maggio A. Mangilli M. Maris P. G. Martin E. Martínez González S. Matarrese N. Mauri J. D. McEwen P. R. Meinhold A. Melchiorri A. Mennella M. Migliaccio M. A. Miville Deschênes D. Molinari A. Moneti L. Montier G. Morgante A. Moss P. Naselsky P. Natoli C. A. Oxborrow L. Pagano D. Paoletti B. Partridge G. Patanchon L. Patrizii O. Perdereau L. Perotto V. Pettorino F. Piacentini S. Plaszczynski L. Polastri G. Polenta J. L. Puget J. P. Rachen B. Racine M. Reinecke M. Remazeilles A. Renzi G. Rocha M. Rossetti G. Roudier J. A. Rubiño Martín B. Ruiz Granados L. Salvati M. Sandri M. Savelainen D. Scott G. Sirri R. Sunyaev A. S. Suur Uski J. A. Tauber M. Tenti L. Toffolatti M. Tomasi M. Tristram T. Trombetti J. Valiviita F. Van Tent P. Vielva F. Villa N. Vittorio B. D. Wandelt I. K. Wehus M. White A. Zacchei A. Zonca R. Adam N. Aghanim M. Ashdown J. Aumont C. Baccigalupi M. Ballardini A.J. Banday R.B. Barreiro N. Bartolo S. Basak R. Battye K. Benabed J.P. Bernard M. Bersanelli P. Bielewicz J.J. Bock A. Bonaldi L. Bonavera J.R. Bond J. Borrill F.R. Bouchet M. Bucher C. Burigana E. Calabrese J.F. Cardoso J. Carron H.C. Chiang L.P.L. Colombo C. Combet B. Comi A. Coulai B.P. Crill A. Curto F. Cuttaia R.J. Davi P. de Bernardi A. de Rosa G. de Zotti J. Delabrouille E. Di Valentino C. Dickinson J.M. Diego O. Doré M. Douspi A. Ducout X. Dupac F. Elsner T.A. Enßlin H.K. Eriksen E. Falgarone 2016 http://hdl.handle.net/2434/451015 https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628897 eng eng info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000390797900066 volume:596 firstpage:1 lastpage:19 numberofpages:19 journal:ASTRONOMY & ASTROPHYSICS http://hdl.handle.net/2434/451015 doi:10.1051/0004-6361/201628897 info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85006341873 info:eu-repo/semantics/openAccess cosmic background radiation dark ages reionization first star polarization Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica info:eu-repo/semantics/article 2016 ftunivmilanoair https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628897 2024-03-27T16:40:11Z We investigate constraints on cosmic reionization extracted from the Planck cosmic microwave background (CMB) data. We combine the Planck CMB anisotropy data in temperature with the low-multipole polarization data to fit LCDM models with various parameterizations of the reionization history. We obtain a Thomson optical depth tau=0.058 +/- 0.012 for the commonly adopted instantaneous reionization model. This confirms, with only data from CMB anisotropies, the low value suggested by combining Planck 2015 results with other data sets and also reduces the uncertainties. We reconstruct the history of the ionization fraction using either a symmetric or an asymmetric model for the transition between the neutral and ionized phases. To determine better constraints on the duration of the reionization process, we also make use of measurements of the amplitude of the kinetic Sunyaev-Zeldovich (kSZ) effect using additional information from the high resolution Atacama Cosmology Telescope and South Pole Telescope experiments. The average redshift at which reionization occurs is found to lie between z=7.8 and 8.8, depending on the model of reionization adopted. Using kSZ constraints and a redshift-symmetric reionization model, we find an upper limit to the width of the reionization period of Dz < 2.8. In all cases, we find that the Universe is ionized at less than the 10% level at redshifts above z~10. This suggests that an early onset of reionization is strongly disfavoured by the Planck data. We show that this result also reduces the tension between CMB-based analyses and constraints from other astrophysical sources. Article in Journal/Newspaper South pole The University of Milan: Archivio Istituzionale della Ricerca (AIR) Astronomy & Astrophysics 596 A108