Norwegian Participation in Euclid: Early Post-Launch Phase

Kosmologien, studiet av Universet som helhet, har kommet svært langt de siste tyve årene på grunn av observatorier som har studert den kosmiske bakgrunnsstrålingen fra Big Bang, og fra survey-teleskoper, som har kartlagt den statistiske fordelingen av galakser i Universet. Disse har gitt oss en modell av universet som vi kaller "standardmodellen", eller "LambdaCDM" der de fleste parametere er bestemt med en nøyaktighet som ville høres fantastisk ut for 20 år siden. Det er tre store problemer ved "standardmodellen". For det første postulerer den at vanlig materie bygget opp av protoner, nøytroner og elektroner bare utgjør 16% av all materietetthet i Universet. De øvrige 84% består av noe som kalles "kald mørk materie", men vi vet ikke hva det er. For det andre postulerer standardmodellen at Big Bang startet med en såkalt inflasjonsfase da Universet utvidet seg utrolig fort. Det er mange mulige teorier for inflasjon, men foreløpig er det vanskelig å sette observasjonelle føringer for hva som er den rette. Det mest mystiske, i standardmodellen er bare 31% av den totale energitettheten i Universet i form av materie i det hele tatt, 69% av energitettheten består av det som kalles "mørk energi" og som vi vet enda mye mindre om enn vi vet om den mørke materien, men som er nødvendig for å forklare Universets akselererende ekspansjon. Satellitten Euclid, som den europeiske romfartsorganisasjonen ESA vil sende opp i slutten av 2022 eller begynnelsen av 2023, vil gi ny innsikt i alle de tre problemene, og først og fremst den mørke energien. Ved å studere formen på flere milliarder galakser og ved å måle hastigheten til flere hundre millioner galakser, vil den kartlegge utvidelseshastigheten til Universet som funksjon av tiden med stor nøyaktighet. Dette prosjektet vil først finansiere forberedende forskning som vil gjøre det mulig for norske forskere å ha en ledende rolle i analysen av dataene fra Euclid, og deretter deltagelse i analysen av de første dataene.

One of the most outstanding problems in physics and astrophysics today is the existence of dark energy, which is inferred from the apparent accelerated expansion of the universe. Dark energy is believed to comprise about 70% of the energy content of the universe today, however, it's nature is largely unknown. The simplest model is to assume that the dark energy is in the form of a cosmological constant. There are, however, good reasons to believe that the nature of the dark energy could be more complicated than this. Euclid is an M-class mission to be launched in late 2022 or early 2023. Its primary objective is to study dark energy, secondary objectives are covering most of cosmology and astrophysics. The main observational targets will be baryonic acoustic oscillations and weak lensing measurements. Euclid was selected by ESA in 2011 as the third M mission in the Cosmic Vision programme, and it was adopted in 2012. This proposal is first of all for, coordinated by the Euclid Cosmological Simulations and Cosmological Theory Science Working Groups, studying the evolution of non-linear structures in the universe in a class of interesting cosmological models with modified gravity, and with massive neutrinos, baryonic physics and non-Gaussian initial conditions, and to compare them with the first-year Euclid data. This research project will give forecasts for how Euclid data best can give constraints, which are vital for the success of the mission. The project will continue building competence in numerical simulations of growth of structure in non-standard cosmological models. This is of utmost importance within the Euclid collaboration, since the comparison between data and theory cannot be performed only using a set of numerical and analytical models for galaxy clustering based on General Relativity and standard cold dark matter. This would limit the scientific return of Euclid and could lead to severe errors of interpretation.