Abstract
We review the observable consequences of the epoch of reionization (EoR) on the cosmic microwave background (CMB), and the resulting constraints on the EoR. We discuss how Thomson scattering with the free electrons produced during EoR equates to an optical depth for CMB photons. The optical depth measurements from the WMAP and Planck satellites, using large-scale CMB polarization power spectra, are one of the few current constraints on the timing of cosmic reionization. We also present forecasts for the precision with which the optical depth will be measured by future satellite missions. Second, we consider the kinematic Sunyaev-Zel’dovich (kSZ) effect, and how the kSZ power spectrum depends on the duration of reionization. We review current measurements of the kSZ power and forecasts for future experiments. Finally, we mention proposals to look for spectral distortions in the CMB that are related to the electron temperature at EoR, and ideas to map the variations in the optical depth across the sky.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Notes
- 1.
T stands for temperature anisotropy and E for polarized E-mode (zero curl) anisotropy.
- 2.
- 3.
This limit does not include modeling uncertainties from reionization scenarios not included in simulation suite used by Zahn et al. [38].
- 4.
Higher order moments can break the degeneracy because the degree of non-Gaussianity varies between components.
- 5.
Note that there would be a degeneracy between the y-distortion induced by EoR and certain classes of alternative models that inject energy into the early Universe [51].
References
G. F. Smoot et al. Structure in the COBE Differential Microwave Radiometer First-Year Maps. ApJ, 396:L1–L5, 1992.
K. N. Abazajian, K. Arnold, J. Austermann, B. A. Benson, C. Bischoff, J. Bock, J. R. Bond, J. Borrill, E. Calabrese, J. E. Carlstrom, C. S. Carvalho, C. L. Chang, H. C. Chiang, S. Church, A. Cooray, T. M. Crawford, K. S. Dawson, S. Das, M. J. Devlin, M. Dobbs, S. Dodelson, O. Dore, J. Dunkley, J. Errard, A. Fraisse, J. Gallicchio, N. W. Halverson, S. Hanany, S. R. Hildebrandt, A. Hincks, R. Hlozek, G. Holder, W. L. Holzapfel, K. Honscheid, W. Hu, J. Hubmayr, K. Irwin, W. C. Jones, M. Kamionkowski, B. Keating, R. Keisler, L. Knox, E. Komatsu, J. Kovac, C.-L. Kuo, C. Lawrence, A. T. Lee, E. Leitch, E. Linder, P. Lubin, J. McMahon, A. Miller, L. Newburgh, M. D. Niemack, H. Nguyen, H. T. Nguyen, L. Page, C. Pryke, C. L. Reichardt, J. E. Ruhl, N. Sehgal, U. Seljak, J. Sievers, E. Silverstein, A. Slosar, K. M. Smith, D. Spergel, S. T. Staggs, A. Stark, R. Stompor, A. G. Vieregg, G. Wang, S. Watson, E. J. Wollack, W. L. K. Wu, K. W. Yoon, and O. Zahn. Neutrino Physics from the Cosmic Microwave Background and Large Scale Structure. Astroparticle Physics, (0):–, 2014.
A. Kogut, D. N. Spergel, C. Barnes, C. L. Bennett, M. Halpern, G. Hinshaw, N. Jarosik, M. Limon, S. S. Meyer, L. Page, G. S. Tucker, E. Wollack, and E. L. Wright. First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Temperature-Polarization Correlation. ApJS, 148:161–173, September 2003. astro-ph/0302213.
C. L. Bennett, D. Larson, J. L. Weiland, N. Jarosik, G. Hinshaw, N. Odegard, K. M. Smith, R. S. Hill, B. Gold, M. Halpern, E. Komatsu, M. R. Nolta, L. Page, D. N. Spergel, E. Wollack, J. Dunkley, A. Kogut, M. Limon, S. S. Meyer, G. S. Tucker, and E. L. Wright. Nine-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Final Maps and Results. ApJS, 208:20, October 2013.
A. Mesinger, M. McQuinn, and D. N. Spergel. The kinetic Sunyaev-Zel’dovich signal from inhomogeneous reionization: a parameter space study. MNRAS, 422:1403–1417, May 2012.
E. Sobacchi and A. Mesinger. Inhomogeneous recombinations during cosmic reionization. MNRAS, 440:1662–1673, May 2014.
G. E. Addison, J. Dunkley, and J. R. Bond. Constraining thermal dust emission in distant galaxies with number counts and angular power spectra. ArXiv e-prints, October 2012.
J. Dunkley, E. Calabrese, J. Sievers, G. E. Addison, N. Battaglia, E. S. Battistelli, J. R. Bond, S. Das, M. J. Devlin, R. Dünner, J. W. Fowler, M. Gralla, A. Hajian, M. Halpern, M. Hasselfield, A. D. Hincks, R. Hlozek, J. P. Hughes, K. D. Irwin, A. Kosowsky, T. Louis, T. A. Marriage, D. Marsden, F. Menanteau, K. Moodley, M. Niemack, M. R. Nolta, L. A. Page, B. Partridge, N. Sehgal, D. N. Spergel, S. T. Staggs, E. R. Switzer, H. Trac, and E. Wollack. The Atacama Cosmology Telescope: likelihood for small-scale CMB data. JCAP, 7:25, July 2013.
E. M. George, C. L. Reichardt, K. A. Aird, B. A. Benson, L. E. Bleem, J. E. Carlstrom, C. L. Chang, H. Cho, T. M. Crawford, A. T. Crites, T. de Haan, M. A. Dobbs, J. Dudley, N. W. Halverson, N. L. Harrington, G. P. Holder, W. L. Holzapfel, Z. Hou, J. D. Hrubes, R. Keisler, L. Knox, A. T. Lee, E. M. Leitch, M. Lueker, D. Luong-Van, J. J. McMahon, J. Mehl, S. S. Meyer, M. Millea, L. M. Mocanu, J. J. Mohr, T. E. Montroy, S. Padin, T. Plagge, C. Pryke, J. E. Ruhl, K. K. Schaffer, L. Shaw, E. Shirokoff, H. G. Spieler, Z. Staniszewski, A. A. Stark, K. T. Story, A. van Engelen, K. Vanderlinde, J. D. Vieira, R. Williamson, and O. Zahn. A measurement of secondary cosmic microwave background anisotropies from the 2500-square-degree SPT-SZ survey. ArXiv e-prints, August 2014.
Antony Lewis, Anthony Challinor, and Anthony Lasenby. Efficient computation of CMB anisotropies in closed FRW models. Astrophys. J., 538:473–476, 2000.
C. Howlett, A. Lewis, A. Hall, and A. Challinor. CMB power spectrum parameter degeneracies in the era of precision cosmology. JCAP, 4:27, April 2012.
M. J. Rees. Polarization and Spectrum of the Primeval Radiation in an Anisotropic Universe. ApJ, 153:L1–L5, July 1968.
D. Baumann, M. G. Jackson, P. Adshead, A. Amblard, A. Ashoorioon, N. Bartolo, R. Bean, M. Beltrán, F. de Bernardis, S. Bird, X. Chen, D. J. H. Chung, L. Colombo, A. Cooray, P. Creminelli, S. Dodelson, J. Dunkley, C. Dvorkin, R. Easther, F. Finelli, R. Flauger, M. P. Hertzberg, K. Jones-Smith, S. Kachru, K. Kadota, J. Khoury, W. H. Kinney, E. Komatsu, L. M. Krauss, J. Lesgourgues, A. Liddle, M. Liguori, E. Lim, A. Linde, S. Matarrese, H. Mathur, L. McAllister, A. Melchiorri, A. Nicolis, L. Pagano, H. V. Peiris, M. Peloso, L. Pogosian, E. Pierpaoli, A. Riotto, U. Seljak, L. Senatore, S. Shandera, E. Silverstein, T. Smith, P. Vaudrevange, L. Verde, B. Wandelt, D. Wands, S. Watson, M. Wyman, A. Yadav, W. Valkenburg, and M. Zaldarriaga. Probing Inflation with CMB Polarization. In S. Dodelson, D. Baumann, A. Cooray, J. Dunkley, A. Fraisse, M. G. Jackson, A. Kogut, L. Krauss, M. Zaldarriaga, and K. Smith, editors, American Institute of Physics Conference Series, volume 1141 of American Institute of Physics Conference Series, pages 10–120, June 2009.
L. Page, G. Hinshaw, E. Komatsu, M. R. Nolta, D. N. Spergel, C. L. Bennett, C. Barnes, R. Bean, O. Doré, J. Dunkley, M. Halpern, R. S. Hill, N. Jarosik, A. Kogut, M. Limon, S. S. Meyer, N. Odegard, H. V. Peiris, G. S. Tucker, L. Verde, J. L. Weiland, E. Wollack, and E. L. Wright. Three-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Polarization Analysis. ApJS, 170:335–376, June 2007.
D.P̃. Finkbeiner, M. Davis, and D.J̃. Schlegel. Extrapolation of galactic dust emission at 100 microns to cosmic microwave background radiation frequencies using firas. ApJ, 524:867–886, October 1999.
Planck collaboration, P. A. R. Ade, N. Aghanim, C. Armitage-Caplan, M. Arnaud, M. Ashdown, F. Atrio-Barandela, J. Aumont, C. Baccigalupi, A. J. Banday, and et al. Planck 2013 results. XV. CMB power spectra and likelihood. ArXiv e-prints, March 2013.
Planck Collaboration, P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, M. Ashdown, J. Aumont, C. Baccigalupi, A. J. Banday, R. B. Barreiro, J. G. Bartlett, and et al. Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters. ArXiv e-prints, February 2015.
D. J. Mortlock, S. J. Warren, B. P. Venemans, M. Patel, P. C. Hewett, R. G. McMahon, C. Simpson, T. Theuns, E. A. Gonzáles-Solares, A. Adamson, S. Dye, N. C. Hambly, P. Hirst, M. J. Irwin, E. Kuiper, A. Lawrence, and H. J. A. Röttgering. A luminous quasar at a redshift of z = 7.085. Nature, 474:616–619, June 2011.
J. Schroeder, A. Mesinger, and Z. Haiman. Evidence of Gunn-Peterson damping wings in high-z quasar spectra: strengthening the case for incomplete reionization at z = 6-7. MNRAS, 428:3058–3071, February 2013.
M. Ouchi, K. Shimasaku, H. Furusawa, T. Saito, M. Yoshida, M. Akiyama, Y. Ono, T. Yamada, K. Ota, N. Kashikawa, M. Iye, T. Kodama, S. Okamura, C. Simpson, and M. Yoshida. Statistics of 207 Lyα Emitters at a Redshift Near 7: Constraints on Reionization and Galaxy Formation Models. ApJ, 723:869–894, November 2010.
B. Clément, J.-G. Cuby, F. Courbin, A. Fontana, W. Freudling, J. Fynbo, J. Gallego, P. Hibon, J.-P. Kneib, O. Le Fèvre, C. Lidman, R. McMahon, B. Milvang-Jensen, P. Moller, A. Moorwood, K. K. Nilsson, L. Pentericci, B. Venemans, V. Villar, and J. Willis. Evolution of the observed Lyα luminosity function from z = 6.5 to z = 7.7: evidence for the epoch of reionization? A&A, 538:A66, February 2012.
T. Treu, K. B. Schmidt, M. Trenti, L. D. Bradley, and M. Stiavelli. The Changing Lyα Optical Depth in the Range 6 < z < 9 from the MOSFIRE Spectroscopy of Y-dropouts. ApJ, 775:L29, September 2013.
J. Caruana, A. J. Bunker, S. M. Wilkins, E. R. Stanway, S. Lorenzoni, M. J. Jarvis, and H. Ebert. Spectroscopy of z = 7 candidate galaxies: using Lyman α to constrain the neutral fraction of hydrogen in the high-redshift universe. MNRAS, 443:2831–2842, October 2014.
The Planck Collaboration. The Scientific Programme of Planck. ArXiv:astro-ph/0604069, April 2006.
M. Hazumi, J. Borrill, Y. Chinone, M. A. Dobbs, H. Fuke, A. Ghribi, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Hattori, W. L. Holzapfel, Y. Inoue, K. Ishidoshiro, H. Ishino, K. Karatsu, N. Katayama, I. Kawano, A. Kibayashi, Y. Kibe, N. Kimura, K. Koga, E. Komatsu, A. T. Lee, H. Matsuhara, T. Matsumura, S. Mima, K. Mitsuda, H. Morii, S. Murayama, M. Nagai, R. Nagata, S. Nakamura, K. Natsume, H. Nishino, A. Noda, T. Noguchi, I. Ohta, C. Otani, P. L. Richards, S. Sakai, N. Sato, Y. Sato, Y. Sekimoto, A. Shimizu, K. Shinozaki, H. Sugita, A. Suzuki, T. Suzuki, O. Tajima, S. Takada, Y. Takagi, Y. Takei, T. Tomaru, Y. Uzawa, H. Watanabe, N. Yamasaki, M. Yoshida, T. Yoshida, and K. Yotsumoto. Litebird: a small satellite for the study of b-mode polarization and inflation from cosmic background radiation detection. volume 8442, pages 844219–844219–9, 2012.
A. Kogut, D. J. Fixsen, D. T. Chuss, J. Dotson, E. Dwek, M. Halpern, G. F. Hinshaw, S. M. Meyer, S. H. Moseley, M. D. Seiffert, D. N. Spergel, and E. J. Wollack. The Primordial Inflation Explorer (PIXIE): a nulling polarimeter for cosmic microwave background observations. JCAP, 7:25, July 2011.
Osamu Tajima, Jhoon Choi, Masashi Hazumi, Hikaru Ishitsuka, Masanori Kawai, and Mitsuhiro Yoshida. Groundbird: an experiment for cmb polarization measurements at a large angular scale from the ground. volume 8452, pages 84521M–84521M–9, 2012.
R. A. Sunyaev and Y. B. Zel’dovich. The Observations of Relic Radiation as a Test of the Nature of X-Ray Radiation from the Clusters of Galaxies. Comments on Astrophysics and Space Physics, 4:173–+, November 1972.
P.R̃. Phillips. Calculation of the kinetic Sunyaev-Zeldovich effect from the Boltzmann equation. ApJ, 455:419, December 1995.
M. Birkinshaw. The sunyaev zel’dovich effect. Physics Reports, 310:97, 1999.
J. E. Carlstrom, G. P. Holder, and E. D. Reese. Cosmology with the Sunyaev-Zel’dovich Effect. ARAA, 40:643–680, 2002.
A. Gruzinov and W. Hu. Secondary Cosmic Microwave Background Anisotropies in a Universe Reionized in Patches. ApJ, 508:435–439, December 1998.
L. Knox, R. Scoccimarro, and S. Dodelson. Impact of Inhomogeneous Reionization on Cosmic Microwave Background Anisotropy. Physical Review Letters, 81:2004–2007, September 1998.
M. G. Santos, A. Cooray, Z. Haiman, L. Knox, and C.-P. Ma. Small-Scale Cosmic Microwave Background Temperature and Polarization Anisotropies Due to Patchy Reionization. ApJ, 598:756–766, December 2003.
O. Zahn, M. Zaldarriaga, L. Hernquist, and M. McQuinn. The Influence of Nonuniform Reionization on the CMB. ApJ, 630:657–666, September 2005.
M. McQuinn, S. R. Furlanetto, L. Hernquist, O. Zahn, and M. Zaldarriaga. The Kinetic Sunyaev-Zel’dovich Effect from Reionization. ApJ, 630:643–656, September 2005.
I. T. Iliev, G. Mellema, U.-L. Pen, H. Merz, P. R. Shapiro, and M. A. Alvarez. Simulating cosmic reionization at large scales - I. The geometry of reionization. MNRAS, 369:1625–1638, July 2006.
O. Zahn, C. L. Reichardt, L. Shaw, A. Lidz, K. A. Aird, B. A. Benson, L. E. Bleem, J. E. Carlstrom, C. L. Chang, H. M. Cho, T. M. Crawford, A. T. Crites, T. de Haan, M. A. Dobbs, O. Doré, J. Dudley, E. M. George, N. W. Halverson, G. P. Holder, W. L. Holzapfel, S. Hoover, Z. Hou, J. D. Hrubes, M. Joy, R. Keisler, L. Knox, A. T. Lee, E. M. Leitch, M. Lueker, D. Luong-Van, J. J. McMahon, J. Mehl, S. S. Meyer, M. Millea, J. J. Mohr, T. E. Montroy, T. Natoli, S. Padin, T. Plagge, C. Pryke, J. E. Ruhl, K. K. Schaffer, E. Shirokoff, H. G. Spieler, Z. Staniszewski, A. A. Stark, K. Story, A. van Engelen, K. Vanderlinde, J. D. Vieira, and R. Williamson. Cosmic Microwave Background Constraints on the Duration and Timing of Reionization from the South Pole Telescope. ApJ, 756:65, September 2012.
N. Battaglia, A. Natarajan, H. Trac, R. Cen, and A. Loeb. Reionization on Large Scales. III. Predictions for Low-l Cosmic Microwave Background Polarization and High-l Kinetic Sunyaev-Zel’dovich Observables. ApJ, 776:83, October 2013.
E. Calabrese, R. Hložek, N. Battaglia, J. R. Bond, F. de Bernardis, M. J. Devlin, A. Hajian, S. Henderson, J. C. Hill, A. Kosowsky, T. Louis, J. McMahon, K. Moodley, L. Newburgh, M. D. Niemack, L. A. Page, B. Partridge, N. Sehgal, J. L. Sievers, D. N. Spergel, S. T. Staggs, E. R. Switzer, H. Trac, and E. J. Wollack. Precision Epoch of Reionization studies with next-generation CMB experiments. ArXiv e-prints, June 2014.
A. Mesinger, A. Ferrara, and D. S. Spiegel. Signatures of X-rays in the early Universe. MNRAS, 431:621–637, May 2013.
H. Park, P. R. Shapiro, E. Komatsu, I. T. Iliev, K. Ahn, and G. Mellema. The Kinetic Sunyaev-Zel’dovich Effect as a Probe of the Physics of Cosmic Reionization: The Effect of Self-regulated Reionization. ApJ, 769:93, June 2013.
H. Trac, P. Bode, and J. P. Ostriker. Templates for the Sunyaev-Zel’dovich Angular Power Spectrum. ApJ, 727:94–+, February 2011.
L. D. Shaw, D. H. Rudd, and D. Nagai. Deconstructing the Kinetic SZ Power Spectrum. ApJ, 756:15, September 2012.
Planck Collaboration, P. A. R. Ade, N. Aghanim, C. Armitage-Caplan, M. Arnaud, M. Ashdown, F. Atrio-Barandela, J. Aumont, C. Baccigalupi, A. J. Banday, and et al. Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters. ArXiv e-prints, March 2013. Paper XVI.
J. L. Sievers, R. A. Hlozek, M. R. Nolta, V. Acquaviva, G. E. Addison, P. A. R. Ade, P. Aguirre, M. Amiri, J. W. Appel, L. F. Barrientos, E. S. Battistelli, N. Battaglia, J. R. Bond, B. Brown, B. Burger, E. Calabrese, J. Chervenak, D. Crichton, S. Das, M. J. Devlin, S. R. Dicker, W. Bertrand Doriese, J. Dunkley, R. Dünner, T. Essinger-Hileman, D. Faber, R. P. Fisher, J. W. Fowler, P. Gallardo, M. S. Gordon, M. B. Gralla, A. Hajian, M. Halpern, M. Hasselfield, C. Hernández-Monteagudo, J. C. Hill, G. C. Hilton, M. Hilton, A. D. Hincks, D. Holtz, K. M. Huffenberger, D. H. Hughes, J. P. Hughes, L. Infante, K. D. Irwin, D. R. Jacobson, B. Johnstone, J. Baptiste Juin, M. Kaul, J. Klein, A. Kosowsky, J. M Lau, M. Limon, Y.-T. Lin, T. Louis, R. H. Lupton, T. A. Marriage, D. Marsden, K. Martocci, P. Mauskopf, M. McLaren, F. Menanteau, K. Moodley, H. Moseley, C. B Netterfield, M. D. Niemack, L. A. Page, W. A. Page, L. Parker, B. Partridge, R. Plimpton, H. Quintana, E. D. Reese, B. Reid, F. Rojas, N. Sehgal, B. D. Sherwin, B. L. Schmitt, D. N. Spergel, S. T. Staggs, O. Stryzak, D. S. Swetz, E. R. Switzer, R. Thornton, H. Trac, C. Tucker, M. Uehara, K. Visnjic, R. Warne, G. Wilson, E. Wollack, Y. Zhao, and C. Zuncke. The Atacama Cosmology Telescope: Cosmological parameters from three seasons of data. ArXiv e-prints, January 2013.
T. M. Crawford, K. K. Schaffer, S. Bhattacharya, K. A. Aird, B. A. Benson, L. E. Bleem, J. E. Carlstrom, C. L. Chang, H-M. Cho, A. T. Crites, T. de Haan, M. A. Dobbs, J. Dudley, E. M. George, N. W. Halverson, G. P. Holder, W. L. Holzapfel, S. Hoover, Z. Hou, J. D. Hrubes, R. Keisler, L. Knox, A. T. Lee, E. M. Leitch, M. Lueker, D. Luong-Van, J. J. McMahon, J. Mehl, S. S. Meyer, M. Millea, L. M. Mocanu, J. J. Mohr, T. E. Montroy, S. Padin, T. Plagge, C. Pryke, C. L. Reichardt, J. E. Ruhl, J. T. Sayre, L. Shaw, E. Shirokoff, H. G. Spieler, Z. Staniszewski, A. A. Stark, K. T. Story, A. van Engelen, K. Vanderlinde, J. D. Vieira, R. Williamson, and O. Zahn. A measurement of the secondary-cmb and millimeter-wave-foreground bispectrum using 800 deg2 of south pole telescope data. The Astrophysical Journal, 784(2):143, 2014.
Y.B̃. Zel’dovich and R.Ã. Sunyaev. The interaction of matter and radiation in a hot-model universe. ApSS, 4:301, 1969.
D. J. Fixsen, E. S. Cheng, D. A. Cottingham, W. C. Folz, C. A. Inman, M. S. Kowitt, S. S. Meyer, L. A. Page, J. L. Puchalla, J. E. Ruhl, and R. F. Silverberg. A Balloon-borne Millimeter-Wave Telescope for Cosmic Microwave Background Anisotropy Measurements. ApJ, 470:63–+, October 1996.
P. André, C. Baccigalupi, A. Banday, D. Barbosa, B. Barreiro, J. Bartlett, N. Bartolo, E. Battistelli, R. Battye, G. Bendo, A. Beno#523t, J.-P. Bernard, M. Bersanelli, M. Béthermin, P. Bielewicz, A. Bonaldi, F. Bouchet, F. Boulanger, J. Brand, M. Bucher, C. Burigana, Z.-Y. Cai, P. Camus, F. Casas, V. Casasola, G. Castex, A. Challinor, J. Chluba, G. Chon, S. Colafrancesco, B. Comis, F. Cuttaia, G. D’Alessandro, A. Da Silva, R. Davis, M. de Avillez, P. de Bernardis, M. de Petris, A. de Rosa, G. de Zotti, J. Delabrouille, F.-X. Désert, C. Dickinson, J. M. Diego, J. Dunkley, T. Enßlin, J. Errard, E. Falgarone, P. Ferreira, K. Ferrière, F. Finelli, A. Fletcher, P. Fosalba, G. Fuller, S. Galli, K. Ganga, J. GarcÃa-Bellido, A. Ghribi, M. Giard, Y. Giraud-Héraud, J. Gonzalez-Nuevo, K. Grainge, A. Gruppuso, A. Hall, J.-C. Hamilton, M. Haverkorn, C. Hernandez-Monteagudo, D. Herranz, M. Jackson, A. Jaffe, R. Khatri, M. Kunz, L. Lamagna, M. Lattanzi, P. Leahy, J. Lesgourgues, M. Liguori, E. Liuzzo, M. Lopez-Caniego, J. Macias-Perez, B. Maffei, D. Maino, A. Mangilli, E. Martinez-Gonzalez, C. J. A. P. Martins, S. Masi, M. Massardi, S. Matarrese, A. Melchiorri, J.-B. Melin, A. Mennella, A. Mignano, M.-A. Miville-Deschênes, A. Monfardini, A. Murphy, P. Naselsky, F. Nati, P. Natoli, M. Negrello, F. Noviello, C. O’Sullivan, F. Paci, L. Pagano, R. Paladino, N. Palanque-Delabrouille, D. Paoletti, H. Peiris, F. Perrotta, F. Piacentini, M. Piat, L. Piccirillo, G. Pisano, G. Polenta, A. Pollo, N. Ponthieu, M. Remazeilles, S. Ricciardi, M. Roman, C. Rosset, J.-A. Rubino-Martin, M. Salatino, A. Schillaci, P. Shellard, J. Silk, A. Starobinsky, R. Stompor, R. Sunyaev, A. Tartari, L. Terenzi, L. Toffolatti, M. Tomasi, N. Trappe, M. Tristram, T. Trombetti, M. Tucci, R. Van de Weijgaert, B. Van Tent, L. Verde, P. Vielva, B. Wandelt, R. Watson, and S. Withington. PRISM (Polarized Radiation Imaging and Spectroscopy Mission): an extended white paper. JCAP, 2:6, February 2014.
J. Chluba and D. Jeong. Teasing bits of information out of the CMB energy spectrum. MNRAS, 438:2065–2082, March 2014.
C. Dvorkin and K. M. Smith. Reconstructing patchy reionization from the cosmic microwave background. PRD, 79(4):043003, February 2009.
A. Natarajan, N. Battaglia, H. Trac, U.-L. Pen, and A. Loeb. Reionization on Large Scales. II. Detecting Patchy Reionization through Cross-correlation of the Cosmic Microwave Background. ApJ, 776:82, October 2013.
U. Seljak and M. Zaldarriaga. Measuring Dark Matter Power Spectrum from Cosmic Microwave Background. Physical Review Letters, 82:2636–2639, March 1999.
W. Hu. Mapping the Dark Matter through the Cosmic Microwave Background Damping Tail. ApJ, 557:L79–L83, August 2001.
D. Hanson, S. Hoover, A. Crites, P. A. R. Ade, K. A. Aird, J. E. Austermann, J. A. Beall, A. N. Bender, B. A. Benson, L. E. Bleem, J. J. Bock, J. E. Carlstrom, C. L. Chang, H. C. Chiang, H.-M. Cho, A. Conley, T. M. Crawford, T. de Haan, M. A. Dobbs, W. Everett, J. Gallicchio, J. Gao, E. M. George, N. W. Halverson, N. Harrington, J. W. Henning, G. C. Hilton, G. P. Holder, W. L. Holzapfel, J. D. Hrubes, N. Huang, J. Hubmayr, K. D. Irwin, R. Keisler, L. Knox, A. T. Lee, E. Leitch, D. Li, C. Liang, D. Luong-Van, G. Marsden, J. J. McMahon, J. Mehl, S. S. Meyer, L. Mocanu, T. E. Montroy, T. Natoli, J. P. Nibarger, V. Novosad, S. Padin, C. Pryke, C. L. Reichardt, J. E. Ruhl, B. R. Saliwanchik, J. T. Sayre, K. K. Schaffer, B. Schulz, G. Smecher, A. A. Stark, K. T. Story, C. Tucker, K. Vanderlinde, J. D. Vieira, M. P. Viero, G. Wang, V. Yefremenko, O. Zahn, and M. Zemcov. Detection of B-Mode Polarization in the Cosmic Microwave Background with Data from the South Pole Telescope. Physical Review Letters, 111(14):141301, October 2013.
The POLARBEAR Collaboration, P. A. R. Ade, Y. Akiba, A. E. Anthony, K. Arnold, M. Atlas, D. Barron, D. Boettger, J. Borrill, S. Chapman, Y. Chinone, M. Dobbs, T. Elleflot, J. Errard, G. Fabbian, C. Feng, D. Flanigan, A. Gilbert, W. Grainger, N. W. Halverson, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Hazumi, W. L. Holzapfel, Y. Hori, J. Howard, P. Hyland, Y. Inoue, G. C. Jaehnig, A. H. Jaffe, B. Keating, Z. Kermish, R. Keskitalo, T. Kisner, M. Le Jeune, A. T. Lee, E. M. Leitch, E. Linder, M. Lungu, F. Matsuda, T. Matsumura, X. Meng, N. J. Miller, H. Morii, S. Moyerman, M. J. Myers, M. Navaroli, H. Nishino, H. Paar, J. Peloton, D. Poletti, E. Quealy, G. Rebeiz, C. L. Reichardt, P. L. Richards, C. Ross, I. Schanning, D. E. Schenck, B. D. Sherwin, A. Shimizu, C. Shimmin, M. Shimon, P. Siritanasak, G. Smecher, H. Spieler, N. Stebor, B. Steinbach, R. Stompor, A. Suzuki, S. Takakura, T. Tomaru, B. Wilson, A. Yadav, and O. Zahn. A Measurement of the Cosmic Microwave Background B-Mode Polarization Power Spectrum at Sub-Degree Scales with POLARBEAR. ArXiv e-prints, March 2014.
B. A. Benson, P. A. R. Ade, Z. Ahmed, S. W. Allen, K. Arnold, J. E. Austermann, A. N. Bender, L. E. Bleem, J. E. Carlstrom, C. L. Chang, H. M. Cho, S. T. Ciocys, J. F. Cliche, T. M. Crawford, A. Cukierman, T. de Haan, M. A. Dobbs, D. Dutcher, W. Everett, A. Gilbert, N. W. Halverson, D. Hanson, N. L. Harrington, K. Hattori, J. W. Henning, G. C. Hilton, G. P. Holder, W. L. Holzapfel, K. D. Irwin, R. Keisler, L. Knox, D. Kubik, C. L. Kuo, A. T. Lee, E. M. Leitch, D. Li, M. McDonald, S. S. Meyer, J. Montgomery, M. Myers, T. Natoli, H. Nguyen, V. Novosad, S. Padin, Z. Pan, J. Pearson, C. L. Reichardt, J. E. Ruhl, B. R. Saliwanchik, G. Simard, G. Smecher, J. T. Sayre, E. Shirokoff, A. A. Stark, K. Story, A. Suzuki, K. L. Thompson, C. Tucker, K. Vanderlinde, J. D. Vieira, A. Vikhlinin, G. Wang, V. Yefremenko, and K. W. Yoon. SPT-3G: A Next-Generation Cosmic Microwave Background Polarization Experiment on the South Pole Telescope. In Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, volume 9153 of Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, July 2014.
Acknowledgements
We thank Oliver Zahn for useful discussions and for creating Fig. 4. We are grateful to Elizabeth George, Kyle Story, and Andrei Mesinger for valuable feedback. We acknowledge the use of the Legacy Archive for Microwave Background Data Analysis (LAMBDA). Support for LAMBDA is provided by the NASA Office of Space Science.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2016 Springer International Publishing Switzerland
About this chapter
Cite this chapter
Reichardt, C.L. (2016). Observing the Epoch of Reionization with the Cosmic Microwave Background. In: Mesinger, A. (eds) Understanding the Epoch of Cosmic Reionization. Astrophysics and Space Science Library, vol 423. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-21957-8_8
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-21957-8_8
Publisher Name: Springer, Cham
Print ISBN: 978-3-319-21956-1
Online ISBN: 978-3-319-21957-8
eBook Packages: Physics and AstronomyPhysics and Astronomy (R0)