Aspects of Dark Energy          and    Cosmic  Curvature      Patrice M. OKOUMA       UCT/AIMS/SAAO
A Fundamental Uncertainty in    The BAO Scale from Isocurvature Modes   Physics Letters B. 696 (2011), pp. 433­437The sens...
Motivation   our current understanding of Baryon Acoustic Oscillations (BAO)   relies on a set of restrictive assumptions ...
Initial Conditions              space                             Adiabatic (curvature) perturbationsIsocurvature (entropy...
“ Fingerprints ”          on Large Scale Structure 
Eisenstein et al. (2005)     r0      In adiabatic mode :                                         r0     r0  =  Standard ru...
Fisher formalism applied to galaxy power spectrumIf likelihood function of band powers of galaxy power spectrum is Gaussia...
Fisher formalism applied to galaxy power spectrum – contd                    + Isocurvature parameters  Gaussian Likelihoo...
FoM alterations for stage III­IV ­like survey parameters                                           1.5, 1.2
Bias in DE params. estimates for stage III­IV ­like survey parameters                          7σ (10σ) incorrect measurem...
   BAO are a firm prediction of CDM models and one key­topic of the science programme for SKA; Even  for  isocurvature  am...
In adiabatic mode :r0       r0  =  Standard ruler 
The curvature­dark energy(geometric) degeneracy through            the CMB   Work with Y. Fantaye (SISSA, Italy) & B. A. B...
OUTLINECurvature, lnflation?  What is the Geometric Degeneracy?Some results Summary 
MotivationThe current model of Inflation predicts that spatial  sections of space­time (the Universe) are flat;  Current ...
Curvature ?                                                     R                R            X                           ...
Inflation : a solution to some Big Bang puzzles          Larson et al. (2011)                                 AIMS 2012   ...
What is the   curvature­dark energy(geometric) Degeneracy?
D. Larson et al. (2010)                               21                          l1                               AIMS 20...
The Basic Geometric Degeneracy :                                                Okouma et al., 2012. In prep    K = Ωk and...
The general geometric degeneracy
The curvature­dark energy(geometric) degeneracy through the                CMB 
Bayes Theorem:                          Metropolis­Hastings algorithm for the sampling of the posterior pdf ­­­> Random wa...
Some ResultsOkouma et al., 2012. In prep
Oohh Look !                                                 Okouma et al., 2012. In prep                         Okouma et...
?Okouma et al., 2012. In prep
Okouma et al., 2012. In prep
Large open models with dynamical DE which fit the first  CMB  peak  do  exist,  but  the  strong  Integrated Sachs­Wolfe  ...
        A  significantly  non­phantom  (Wde  >  ­1)  leads  to  a         strong  reduction  in  the  volume  of  possibl...
Okouma et al., 2012. In prep
Okouma et al., 2012. In prep          J­Q Xia & M. Viel , 2009
Okouma et al., 2012. In prep
Okouma et al., 2012. In prepKomatsu et al., 2008 
Okouma et al., 2012. In prep
Prospects with Growth Information
Summary       A general dynamical dark energy model adds nothing    significant in terms of  allowing for curved models;  ...
Thank you      for your attention
Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature
Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature
Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature
Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature
Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature
Upcoming SlideShare
Loading in...5

Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature


Published on

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Total Views
On Slideshare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Aspects of Dark Energy and Cosmic Curvature

  1. 1. Aspects of Dark Energy  and   Cosmic  Curvature Patrice M. OKOUMA UCT/AIMS/SAAO
  2. 2. A Fundamental Uncertainty in The BAO Scale from Isocurvature Modes Physics Letters B. 696 (2011), pp. 433­437The sensitivity of BAO Dark Energy Constraints to  General Isocurvature Perturbations  arXiv:1111.2572v1 Work(s) With C. Zunckel, S. Muya­Kasanda,  K. Moodley  (UKZN, SA) ; B.A. BASSETT (AIMS/UCT/SAAO, SA)
  3. 3. Motivation our current understanding of Baryon Acoustic Oscillations (BAO) relies on a set of restrictive assumptions about the initial conditions. Question : Assuming more general initial conditions,              by how much could this assumption alter/bias  our understanding of DE via the BAO scale  ? 
  4. 4. Initial Conditions space Adiabatic (curvature) perturbationsIsocurvature (entropy) perturbations space
  5. 5. “ Fingerprints ”  on Large Scale Structure 
  6. 6. Eisenstein et al. (2005) r0 In adiabatic mode : r0     r0  =  Standard ruler 
  7. 7. Fisher formalism applied to galaxy power spectrumIf likelihood function of band powers of galaxy power spectrum is Gaussian  (Tegmark et al. 1997; Seo & Eisenstein 2003)
  8. 8. Fisher formalism applied to galaxy power spectrum – contd + Isocurvature parameters Gaussian Likelihood Minimum error on parameter   =
  9. 9. FoM alterations for stage III­IV ­like survey parameters  1.5, 1.2
  10. 10. Bias in DE params. estimates for stage III­IV ­like survey parameters 7σ (10σ) incorrect measurement of Wo         and as much as   23σ (12σ) for Wa if ignoring isocurvature modes 
  11. 11.    BAO are a firm prediction of CDM models and one key­topic of the science programme for SKA; Even  for  isocurvature  amplitudes  undetectable  by  PLANCK,  the presence of multiple isocurvature modes could lead to biases in the DE  parameters  that  exceed  7  sigma  on  average,  if  the  analysis  is done assuming isocurvature initial conditions; Accounting  for  all  isocurvature  modes  corrects  for  this  bias  but degrades the DE figure of merit by at least 50% in the case of the BOSS experiment;BAO  data  also  provide  much  stronger  constraints  on  the  nature  of the primordial perturbations than from the CMB alone.
  12. 12. In adiabatic mode :r0   r0  =  Standard ruler 
  13. 13. The curvature­dark energy(geometric) degeneracy through  the CMB Work with Y. Fantaye (SISSA, Italy) & B. A. BASSETT (AIMS/UCT/SAAO, SA)
  14. 14. OUTLINECurvature, lnflation?  What is the Geometric Degeneracy?Some results Summary 
  15. 15. MotivationThe current model of Inflation predicts that spatial  sections of space­time (the Universe) are flat;  Current datasets are consistent with this paradigm    IF the dark energy is a cosmological constant;    We study the impact of allowing for a general  evolution of the dark energy on the geometry of  the Universe and extract some new constraints on  cosmological parameters.
  16. 16. Curvature ? R R X (radius of) Curvature = 1/R  ­­­­­­­­­­­>  0(radius of) Curvature = 1/R K = 1 K = ­1   Curvature density parameter   K = 0
  17. 17. Inflation : a solution to some Big Bang puzzles Larson et al. (2011) AIMS 2012   18
  18. 18. What is the  curvature­dark energy(geometric) Degeneracy?
  19. 19. D. Larson et al. (2010) 21 l1 AIMS 2012  
  20. 20. The Basic Geometric Degeneracy :  Okouma et al., 2012. In prep K = Ωk and Wde effects can cancel each other  1 Using WMAP7 data only, ­­­­­­>same angular power spectrum for K = ­1 IF   WDE = ­1,  Then   IF         different sets of these parameters. Larson et al., 2011K = 0
  21. 21. The general geometric degeneracy
  22. 22. The curvature­dark energy(geometric) degeneracy through the  CMB 
  23. 23. Bayes Theorem:    Metropolis­Hastings algorithm for the sampling of the posterior pdf ­­­> Random walk in parameter space using a modified CosmoMCData: WMAP7­yr , Supernovae, BBN, HST (+ ACT data) B. Bassett stat. lectures 5 chains of 300 000   steps each ran
  24. 24. Some ResultsOkouma et al., 2012. In prep
  25. 25. Oohh Look ! Okouma et al., 2012. In prep Okouma et al., 2011. In prep using CAMBH0 = 71 (km/s)/Mpc,Ok = 0.15H0 = 56.36 (km/s)/Mpc,Ok = ­0.06  AIMS 2012   27
  26. 26. ?Okouma et al., 2012. In prep
  27. 27. Okouma et al., 2012. In prep
  28. 28. Large open models with dynamical DE which fit the first  CMB  peak  do  exist,  but  the  strong  Integrated Sachs­Wolfe  (ISW)  effect  in  such  models  means that  low  multipoles  of  the  CMB  power  spectrum  is very poorly fit, hence these models are discarded. The  vast  ~  30­dimensional  parameter  volume explored is an additional limitation. 
  29. 29. X√
  30. 30.  A  significantly  non­phantom  (Wde  >  ­1)  leads  to  a  strong  reduction  in  the  volume  of  possible  curved  models;    A  general  dynamical  dark  energy  model  adds  nothing  significant in terms of  allowing for curved models;  Strong constraints on cosmic curvature remain despite  the  extra  dark  energy  freedom.  However,  these  constraints  now  come  from  a  mixture  of  dynamical  constraints (ISW effect) and distance measurements.
  31. 31. Okouma et al., 2012. In prep
  32. 32. Okouma et al., 2012. In prep J­Q Xia & M. Viel , 2009
  33. 33. Okouma et al., 2012. In prep
  34. 34. Okouma et al., 2012. In prepKomatsu et al., 2008 
  35. 35. Okouma et al., 2012. In prep
  36. 36. Prospects with Growth Information
  37. 37. Summary    A general dynamical dark energy model adds nothing significant in terms of  allowing for curved models; Strong constraints on cosmic curvature remain despite the extra dark energy freedom.  However,  these  constraints  now  come  from  a  mixture  of  dynamical constraints (Integrated Sachs­Wolfe effect) and  distance measurements.
  38. 38. Thank you  for your attention
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.