The European Space Agency's Planck satellite, which was dedicated to studying the early Universe and its subsequent evolution, was launched on 14 May 2009. It scanned the microwave and submillimetre sky continuously between 12 August 2009 and 23 October 2013, producing deep, high-resolution, all-sky maps in nine frequency bands from 30 to 857GHz. This paper presents the cosmological legacy of Planck, which currently provides our strongest constraints on the parameters of the standard cosmological model and some of the tightest limits available on deviations from that model. The 6-parameter LCDM model continues to provide an excellent fit to the cosmic microwave background data at high and low redshift, describing the cosmological information in over a billion map pixels with just six parameters. With 18 peaks in the temperature and polarization angular power spectra constrained well, Planck measures five of the six parameters to better than 1% (simultaneously), with the best-determined parameter (theta_*) now known to 0.03%. We describe the multi-component sky as seen by Planck, the success of the LCDM model, and the connection to lower-redshift probes of structure formation. We also give a comprehensive summary of the major changes introduced in this 2018 release. The Planck data, alone and in combination with other probes, provide stringent constraints on our models of the early Universe and the large-scale structure within which all astrophysical objects form and evolve. We discuss some lessons learned from the Planck mission, and highlight areas ripe for further experimental advances.

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 ΛCDM models with various parameterizations of the reionization history. We obtain a Thomson optical depth τ = 0.058 ± 0.012 for the commonly adopted instantaneous reionization model. This confirms, with data solely 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 Δz < 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.

We use the ultra-relativistic quantum molecular dynamics (UrQMD) model to study the multiplicity correlations and fluctuations of charged hadrons emitted in the forward and backward rapidity hemispheres in 197Au + 197Au collisions at four different incident beam energies, namely Elab=10A,20A, 30A and 40A GeV. Dependence of the correlation and fluctuation parameters on the incident beam energy, collision centrality, rapidity gap and rapidity window size are examined. Both short and long-ranged correlations contribute to our UrQMD simulated results. In the framework of the UrQMD model the short-ranged correlations can be interpreted in terms of resonance decays and/or cluster formation. The long-ranged correlations on the other hand, perhaps originate from multiple rescattering suffered by the hadrons and decay of longitudinally stretched strings in the rapidity space. Our simulation based analysis can be used to set a reference base-line for any future experimental study on the forward-backward multiplicity correlation for the colliding system and collision energies involved in the present case.

This paper describes the identification, modelling, and removal of previously unexplained systematic effects in the polarization data of the Planck High Frequency Instrument (HFI) on large angular scales, including new mapmaking and calibration procedures, new and more complete end-to-end simulations, and a set of robust internal consistency checks on the resulting maps. These maps, at 100, 143, 217, and 353 GHz, are early versions of those that will be released in final form later in 2016. The improvements allow us to determine the cosmic reionization optical depth τ using, for the first time, the low-multipole EE data from HFI, reducing significantly the central value and uncertainty, and hence the upper limit. Two different likelihood procedures are used to constrain τ from two estimators of the CMB E- and B-mode angular power spectra at 100 and 143 GHz, after debiasing the spectra from a small remaining systematic contamination. These all give fully consistent results. A further consistency test is performed using cross-correlations derived from the Low Frequency Instrument maps of the Planck 2015 data release and the new HFI data. For this purpose, end-to-end analyses of systematic effects from the two instruments are used to demonstrate the near independence of their dominant systematic error residuals. The tightest result comes from the HFI-based τ posterior distribution using the maximum likelihood power spectrum estimator from EE data only, giving a value 0.055 ± 0.009. In a companion paper these results are discussed in the context of the best-fit PlanckΛCDM cosmological model and recent models of reionization.

Using the Planck 2015 data release (PR2) temperature maps, we separate Galactic thermal dust emission from cosmic infrared background (CIB) anisotropies. For this purpose, we implement a specifically tailored component-separation method, the so-called generalized needlet internal linear combination (GNILC) method, which uses spatial information (the angular power spectra) to disentangle the Galactic dust emission and CIB anisotropies. We produce significantly improved all-sky maps of Planck thermal dust emission, with reduced CIB contamination, at 353, 545, and 857 GHz. By reducing the CIB contamination of the thermal dust maps, we provide more accurate estimates of the local dust temperature and dust spectral index over the sky with reduced dispersion, especially at high Galactic latitudes above $b = \pm 20°$. We find that the dust temperature is $T = (19.4 \pm 1.3)$ K and the dust spectral index is $β= 1.6 \pm 0.1$ averaged over the whole sky, while $T = (19.4 \pm 1.5)$ K and $β= 1.6 \pm 0.2$ on 21 % of the sky at high latitudes. Moreover, subtracting the new CIB-removed thermal dust maps from the CMB-removed Planck maps gives access to the CIB anisotropies over 60 % of the sky at Galactic latitudes $|b| > 20°$. Because they are a significant improvement over previous Planck products, the GNILC maps are recommended for thermal dust science. The new CIB maps can be regarded as indirect tracers of the dark matter and they are recommended for exploring cross-correlations with lensing and large-scale structure optical surveys. The reconstructed GNILC thermal dust and CIB maps are delivered as Planck products.

The combination and cross-correlation of the upcoming Euclid data with cosmic microwave background (CMB) measurements is a source of great expectation since it will provide the largest lever arm of epochs, ranging from recombination to structure formation across the entire past light cone. In this work, we present forecasts for the joint analysis of Euclid and CMB data on the cosmological parameters of the standard cosmological model and some of its extensions. This work expands and complements the recently published forecasts based on Euclid -specific probes, namely galaxy clustering, weak lensing, and their cross-correlation. With some assumptions on the specifications of current and future CMB experiments, the predicted constraints are obtained from both a standard Fisher formalism and a posterior-fitting approach based on actual CMB data. Compared to a Euclid -only analysis, the addition of CMB data leads to a substantial impact on constraints for all cosmological parameters of the standard Λ-cold-dark-matter model, with improvements reaching up to a factor of ten. For the parameters of extended models, which include a redshift-dependent dark energy equation of state, non-zero curvature, and a phenomenological modification of gravity, improvements can be of the order of two to three, reaching higher than ten in some cases. The results highlight the crucial importance for cosmological constraints of the combination and cross-correlation of Euclid probes with CMB data.