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The Planck nominal mission cosmic microwave background (CMB) maps yield
unprecedented constraints on primordial non-Gaussianity (NG). Using
three optimal bispectrum estimators, separable template-fitting (KSW),
binned, and modal, we obtain consistent values for the primordial local,
equilateral, and orthogonal bispectrum amplitudes, quoting as our final
result f<SUB>NL</SUB><SUP>local</SUP> = 2.7 � 5.8,
f<SUB>NL</SUB><SUP>equil</SUP> = -42 � 75, and
f<SUB>NL</SUB><SUP>orth</SUP> = -25 � 39 (68% CL statistical).
Non-Gaussianity is detected in the data; using skew-C<SUB>l</SUB>
statistics we find a nonzero bispectrum from residual point sources, and
the integrated-Sachs-Wolfe-lensing bispectrum at a level expected in the
LambdaCDM scenario. The results are based on comprehensive
cross-validation of these estimators on Gaussian and non-Gaussian
simulations, are stable across component separation techniques, pass an
extensive suite of tests, and are confirmed by skew-C<SUB>l</SUB>,
wavelet bispectrum and Minkowski functional estimators. Beyond estimates
of individual shape amplitudes, we present model-independent,
three-dimensional reconstructions of the Planck CMB bispectrum and thus
derive constraints on early-Universe scenarios that generate primordial
NG, including general single-field models of inflation, excited initial
states (non-Bunch-Davies vacua), and directionally-dependent vector
models. We provide an initial survey of scale-dependent feature and
resonance models. These results bound both general single-field and
multi-field model parameter ranges, such as the speed of sound,
c<SUB>s</SUB> >= 0.02 (95% CL), in an effective field theory
parametrization, and the curvaton decay fraction r<SUB>D</SUB> >= 0.15
(95% CL). The Planck data significantly limit the viable parameter space
of the ekpyrotic/cyclic scenarios. The amplitude of the four-point
function in the local model tau<SUB>NL</SUB>< 2800 (95% CL). Taken
together, these constraints represent the highest precision tests to
date of physical mechanisms for the origin of cosmic structure.
Planck 2013 results. XXIV. Constraints on primordial non-Gaussianity
P. Collaboration;P. A. R.;N. Aghanim;C. Armitage Caplan;M. Arnaud;M. Ashdown;F. Atrio Barandela;J. Aumont;C. Baccigalupi;A. J. Banday;R. B. Barreiro;J. G. Bartlett;N. Bartolo;E. Battaner;K. Benabed;A. Beno�t;A. Benoit L�vy;J. Bernard;M. Bersanelli;P. Bielewicz;J. Bobin;J. J. Bock;A. Bonaldi;L. Bonavera;J. R. Bond;J. Borrill;F. R. Bouchet;M. Bridges;M. Bucher;C. Burigana;R. C. Butler;J. Cardoso;A. Catalano;A. Challinor;A. Chamballu;H. C. Chiang;L. Chiang;P. R. Christensen;S. Church;D. L. Clements;S. Colombi;L. P. L.;F. Couchot;A. Coulais;B. P. Crill;A. Curto;F. Cuttaia;L. Danese;R. D. Davies;R. J. Davis;P. d. Bernardis;A. d. Rosa;G. d. Zotti;J. Delabrouille;J. Delouis;F. D�sert;J. M. Diego;H. Dole;S. Donzelli;O. Dor�;M. Douspis;A. Ducout;J. Dunkley;X. Dupac;G. Efstathiou;F. Elsner;T. A. En�lin;H. K. Eriksen;J. Fergusson;F. Finelli;O. Forni;M. Frailis;E. Franceschi;S. Galeotta;K. Ganga;M. Giard;Y. Giraud H�raud;J. Gonz�lez Nuevo;K. M. G�rski;S. Gratton;A. Gregorio;A. Gruppuso;F. K. Hansen;D. Hanson;D. Harrison;A. Heavens;S. Henrot Versill�;C. Hern�ndez Monteagudo;D. Herranz;S. R. Hildebrandt;E. Hivon;M. Hobson;W. A. Holmes;A. Hornstrup;W. Hovest;K. M. Huffenberger;A. H. Jaffe;T. R. Jaffe;W. C. Jones;M. Juvela;E. Keih�nen;R. Keskitalo;T. S. Kisner;J. Knoche;L. Knox;M. Kunz;H. Kurki Suonio;F. Lacasa;G. Lagache;A. L�hteenm�ki;J. Lamarre;A. Lasenby;R. J. Laureijs;C. R. Lawrence;J. P. Leahy;R. Leonardi;J. Lesgourgues;A. Lewis;M. Liguori;P. B. Lilje;M. Linden V�rnle;M. L�pez Caniego;P. M. Lubin;J. F. Mac�as P�rez;B. Maffei;D. Maino;N. Mandolesi;A. Mangilli;D. Marinucci;M. Maris;D. J. Marshall;P. G. Martin;E. Mart�nez Gonz�lez;S. Masi;M. Massardi;S. Matarrese;F. Matthai;P. Mazzotta;P. R. Meinhold;A. Melchiorri;L. Mendes;A. Mennella;M. Migliaccio;S. Mitra;M. Miville Desch�nes;A. Moneti;L. Montier;G. Morgante;D. Mortlock;A. Moss;D. Munshi;J. A. Murphy;P. Naselsky;P. Natoli;C. B. Netterfield;H. U. N�rgaard Nielsen;F. Noviello;D. Novikov;I. Novikov;S. Osborne;C. A. Oxborrow;F. Paci;L. Pagano;F. Pajot;D. Paoletti;F. Pasian;G. Patanchon;H. V. Peiris;O. Perdereau;L. Perotto;F. Perrotta;F. Piacentini;M. Piat;E. Pierpaoli;D. Pietrobon;S. Plaszczynski;E. Pointecouteau;G. Polenta;N. Ponthieu;L. Popa;T. Poutanen;G. W. Pratt;G. Pr�zeau;S. Prunet;J. Puget;J. P. Rachen;B. Racine;R. Rebolo;M. Reinecke;M. Remazeilles;C. Renault;A. Renzi;S. Ricciardi;T. Riller;I. Ristorcelli;G. Rocha;C. Rosset;G. Roudier;J. A. Rubi�o Mart�n;B. Rusholme;M. Sandri;D. Santos;G. Savini;D. Scott;M. D. Seiffert;E. P. S.;K. Smith;L. D. Spencer;J. Starck;V. Stolyarov;R. Stompor;R. Sudiwala;R. Sunyaev;F. Sureau;P. Sutter;D. Sutton;A. Suur Uski;J. Sygnet;J. A. Tauber;D. Tavagnacco;TERENZI, LUCA;L. Toffolatti;M. Tomasi;M. Tristram;M. Tucci;J. Tuovinen;L. Valenziano;J. Valiviita;B. V. Tent;J. Varis;P. Vielva;F. Villa;N. Vittorio;L. A. Wade;B. D. Wandelt;M. White;S. D. M.;D. Yvon;A. Zacchei;A. Zonca
2014-01-01
Abstract
The Planck nominal mission cosmic microwave background (CMB) maps yield
unprecedented constraints on primordial non-Gaussianity (NG). Using
three optimal bispectrum estimators, separable template-fitting (KSW),
binned, and modal, we obtain consistent values for the primordial local,
equilateral, and orthogonal bispectrum amplitudes, quoting as our final
result fNLlocal = 2.7 � 5.8,
fNLequil = -42 � 75, and
fNLorth = -25 � 39 (68% CL statistical).
Non-Gaussianity is detected in the data; using skew-Cl
statistics we find a nonzero bispectrum from residual point sources, and
the integrated-Sachs-Wolfe-lensing bispectrum at a level expected in the
LambdaCDM scenario. The results are based on comprehensive
cross-validation of these estimators on Gaussian and non-Gaussian
simulations, are stable across component separation techniques, pass an
extensive suite of tests, and are confirmed by skew-Cl,
wavelet bispectrum and Minkowski functional estimators. Beyond estimates
of individual shape amplitudes, we present model-independent,
three-dimensional reconstructions of the Planck CMB bispectrum and thus
derive constraints on early-Universe scenarios that generate primordial
NG, including general single-field models of inflation, excited initial
states (non-Bunch-Davies vacua), and directionally-dependent vector
models. We provide an initial survey of scale-dependent feature and
resonance models. These results bound both general single-field and
multi-field model parameter ranges, such as the speed of sound,
cs >= 0.02 (95% CL), in an effective field theory
parametrization, and the curvaton decay fraction rD >= 0.15
(95% CL). The Planck data significantly limit the viable parameter space
of the ekpyrotic/cyclic scenarios. The amplitude of the four-point
function in the local model tauNL< 2800 (95% CL). Taken
together, these constraints represent the highest precision tests to
date of physical mechanisms for the origin of cosmic structure.
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