Aims. We investigate the importance of lensing magnification for estimates of galaxy clustering and its cross-correlation with shear for the photometric sample of Euclid . Using updated specifications, we study the impact of lensing magnification on the constraints and the shift in the estimation of the best fitting cosmological parameters that we expect if this effect is neglected. Methods. We follow the prescriptions of the official Euclid Fisher matrix forecast for the photometric galaxy clustering analysis and the combination of photometric clustering and cosmic shear. The slope of the luminosity function (local count slope), which regulates the amplitude of the lensing magnification, and the galaxy bias have been estimated from the Euclid Flagship simulation. Results. We find that magnification significantly affects both the best-fit estimation of cosmological parameters and the constraints in the galaxy clustering analysis of the photometric sample. In particular, including magnification in the analysis reduces the 1 σ errors on Ω m, 0 , w 0 , w a at the level of 20–35%, depending on how well we will be able to independently measure the local count slope. In addition, we find that neglecting magnification in the clustering analysis leads to shifts of up to 1.6 σ in the best-fit parameters. In the joint analysis of galaxy clustering, cosmic shear, and galaxy–galaxy lensing, magnification does not improve precision, but it leads to an up to 6 σ bias if neglected. Therefore, for all models considered in this work, magnification has to be included in the analysis of galaxy clustering and its cross-correlation with the shear signal (3 × 2pt analysis) for an accurate parameter estimation.

The physical mechanism leading to the formation of the blue loop in the Hertzsprung-Russell (HR) diagram is not satisfactorily explained by the evolutionary track of single stars. Rapid rotation and low metallicity drastically modify the internal structures and surface compositions of stars. Therefore, they provide a very significant pattern to investigate the evolutionary properties of the blue loop. In this paper, we mainly explore how rapid rotation and low metallicity have an important impact on the occurrence and extension of the blue loop. To this end, we implemented the rotating stellar evolution model, including the angular momentum transportation and chemical element mixing. We incorporated several initial rotational velocities and two characteristic metallicities in various models to explore the blue loop extension. The blue loop can occur when the hydrogen burning shell merges with the hydrogen--helium abundance discontinuity. We find that the blue loop extension strongly depends on the amplitude and gradient of the hydrogen--helium discontinuity. The hydrogen--helium discontinuity is created by the intermediate convective region or the convective dredge-up. A steeper hydrogen gradient in association with a greater amplitude of the hydrogen abundance discontinuity may favour a hotter star. Both the low metallicity and rapid rotation tend to restrain the development of the outer convective envelope and thus disfavour the occurrence and extension of the blue loop. There are three main reasons for this occurrence. Firstly, the helium core and its core potential can be enlarged by rotational mixing or low metallicity. Secondly, rapid rotation reduces the convective dredge-up depth in the star with $ Z=0.014$ and the mass extension of the intermediate convective region in the star with $ Z=0.0008$. Both of these phenomena lead to a reduction of the amplitude of the hydrogen abundance gradient. Thirdly, strong rotational mixing in the model (i.e. $ ini =350$ Km/s) with $ Z=0.0008$ reduces the energy generation rate from the hydrogen burning shell. Without bending towards higher effective temperature in the HR diagram, the additional helium brought near the H-burning shell associated with the larger He core can cause the star to expand towards becoming a red giant star directly after the core hydrogen burning. Rapid rotation and low metallicity tend to produce surface enrichment of the ratio of nitrogen to carbon and reduce the $ C$ left in the core; this has an important influence on the stellar compactness of the supernovae progenitor.

Precise and accurate mass calibration is required to exploit galaxy clusters as astrophysical and cosmological probes in the Euclid era. Systematic errors in lensing signals by galaxy clusters can be empirically estimated by comparing different surveys with independent and uncorrelated systematics. To assess the robustness of the lensing results to systematic errors, we carried out end-to-end tests across different data sets. We performed a unified analysis at the catalogue level by leveraging the Euclid combined cluster and weak-lensing pipeline (COMB-CL). COMB-CL will measure weak lensing cluster masses for the Euclid Survey. Heterogeneous data sets from five independent, recent, lensing surveys (CHFTLenS, DES~SV1, HSC-SSP~S16a, KiDS~DR4, and RCSLenS), which exploited different shear and photometric redshift estimation algorithms, were analysed with a consistent pipeline under the same model assumptions. We performed a comparison of the amplitude of the reduced excess surface density and of the mass estimates using lenses from the Planck PSZ2 and SDSS redMaPPer cluster samples. Mass estimates agree with literature results collected in the LC2 catalogues. Mass accuracy was further investigated considering the AMICO detected clusters in the HSC-SSP XXL North field. The consistency of the data sets was tested using our unified analysis framework. We found agreement between independent surveys, at the level of systematic noise in Stage-III surveys or precursors. This indicates successful control over systematics. If such control continues in Stage-IV, Euclid will be able to measure the weak lensing masses of around 13000 (considering shot noise only) or 3000 (noise from shape and large-scale-structure) massive clusters with a signal-to-noise ratio greater than 3.

The Euclid photometric survey of galaxy clusters stands as a powerful cosmological tool, with the capacity to significantly propel our understanding of the Universe. Despite being subdominant to dark matter and dark energy, the baryonic component of our Universe holds substantial influence over the structure and mass of galaxy clusters. This paper presents a novel model that can be used to precisely quantify the impact of baryons on the virial halo masses of galaxy clusters using the baryon fraction within a cluster as a proxy for their effect. Constructed on the premise of quasi-adiabaticity, the model includes two parameters, which are calibrated using non-radiative cosmological hydrodynamical simulations, and a single large-scale simulation from the Magneticum set, which includes the physical processes driving galaxy formation. As a main result of our analysis, we demonstrate that this model delivers a remarkable 1% relative accuracy in determining the virial dark matter-only equivalent mass of galaxy clusters starting from the corresponding total cluster mass and baryon fraction measured in hydrodynamical simulations. Furthermore, we demonstrate that this result is robust against changes in cosmological parameters and against variation of the numerical implementation of the subresolution physical processes included in the simulations. Our work substantiates previous claims regarding the impact of baryons on cluster cosmology studies. In particular, we show how neglecting these effects would lead to biased cosmological constraints for a Euclid -like cluster abundance analysis. Importantly, we demonstrate that uncertainties associated with our model arising from baryonic corrections to cluster masses are subdominant when compared to the precision with which mass–observable (i.e. richness) relations will be calibrated using Euclid and to our current understanding of the baryon fraction within galaxy clusters.

This paper presents the specification, design, and development of the Visible Camera (VIS) on the ESA Euclid mission. VIS is a large optical-band imager with a field of view of 0.54 deg^2 sampled at 0.1" with an array of 609 Megapixels and spatial resolution of 0.18". It will be used to survey approximately 14,000 deg^2 of extragalactic sky to measure the distortion of galaxies in the redshift range z=0.1-1.5 resulting from weak gravitational lensing, one of the two principal cosmology probes of Euclid. With photometric redshifts, the distribution of dark matter can be mapped in three dimensions, and, from how this has changed with look-back time, the nature of dark energy and theories of gravity can be constrained. The entire VIS focal plane will be transmitted to provide the largest images of the Universe from space to date, reaching m_AB>24.5 with S/N >10 in a single broad I_E~(r+i+z) band over a six year survey. The particularly challenging aspects of the instrument are the control and calibration of observational biases, which lead to stringent performance requirements and calibration regimes. With its combination of spatial resolution, calibration knowledge, depth, and area covering most of the extra-Galactic sky, VIS will also provide a legacy data set for many other fields. This paper discusses the rationale behind the VIS concept and describes the instrument design and development before reporting the pre-launch performance derived from ground calibrations and brief results from the in-orbit commissioning. VIS should reach fainter than m_AB=25 with S/N>10 for galaxies of full-width half-maximum of 0.3" in a 1.3" diameter aperture over the Wide Survey, and m_AB>26.4 for a Deep Survey that will cover more than 50 deg^2. The paper also describes how VIS works with the other Euclid components of survey, telescope, and science data processing to extract the cosmological information.

We investigate the accuracy of the perturbative galaxy bias expansion in view of the forthcoming analysis of the Euclid spectroscopic galaxy samples. We compare the performance of a Eulerian galaxy bias expansion using state-of-the-art prescriptions from the effective field theory of large-scale structure (EFTofLSS) with a hybrid approach based on Lagrangian perturbation theory and high-resolution simulations. These models are benchmarked against comoving snapshots of the flagship I N -body simulation at z = (0.9, 1.2, 1.5, 1.8), which have been populated with H α galaxies leading to catalogues of millions of objects within a volume of about 58 h −3 Gpc 3 . Our analysis suggests that both models can be used to provide a robust inference of the parameters ( h , ω c ) in the redshift range under consideration, with comparable constraining power. We additionally determine the range of validity of the EFTofLSS model in terms of scale cuts and model degrees of freedom. From these tests, it emerges that the standard third-order Eulerian bias expansion – which includes local and non-local bias parameters, a matter counter term, and a correction to the shot-noise contribution – can accurately describe the full shape of the real-space galaxy power spectrum up to the maximum wavenumber of k max = 0.45 h Mpc −1 , and with a measurement precision of well below the percentage level. Fixing either of the tidal bias parameters to physically motivated relations still leads to unbiased cosmological constraints, and helps in reducing the severity of projection effects due to the large dimensionality of the model. We finally show how we repeated our analysis assuming a volume that matches the expected footprint of Euclid , but without considering observational effects, such as purity and completeness, showing that we can get constraints on the combination ( h , ω c ) that are consistent with the fiducial values to better than the 68% confidence interval over this range of scales and redshifts.

Abstract In this paper we investigate dark matter structure formation in the normal branch of the Dvali-Gabadadze-Porrati (nDGP) model using the PINOCCHIO algorithm. We first present 2nd order Lagrangian perturbation theory for the nDGP model, which shows that the 1st- and 2nd-order growth functions in nDGP are larger than those in ΛCDM. We then examine the dynamics of ellipsoidal collapse in nDGP, which is accelerated compared to ΛCDM due to enhanced gravitational interactions. Running the nDGP-PINOCCHIO code with a box size of 512 Mpc h -1 and 1024 3 particles, we analyze the statistical properties of the output halo catalogs, including the halo power spectrum and halo mass function. The calibrated PINOCCHIO halo power spectrum agrees with N-body simulations within 5% in the comoving wavenumber range k <0.3 ( h Mpc -1 ) at redshift z =0. The agreement is extended to smaller scales for higher redshifts. For the cumulative halo mass function, the agreement between N-body and PINOCCHIO is also within the simulation scatter.

Abstract We report the first results from a deep near-infrared campaign with the Hubble Space Telescope to obtain late-epoch images of the Hubble Ultra Deep Field, 10–15 yr after the first epoch data were obtained. The main objectives are to search for faint active galactic nuclei (AGN) at high redshifts by virtue of their photometric variability and measure (or constrain) the comoving number density of supermassive black holes (SMBHs), n SMBH , at early times. In this Letter, we present an overview of the program and preliminary results concerning eight objects. Three variables are supernovae, two of which are apparently hostless with indeterminable redshifts, although one has previously been recorded as a z ≈ 6 object precisely because of its transient nature. Two further objects are clear AGN at z = 2.0 and 3.2, based on morphology and/or infrared spectroscopy from JWST. Three variable targets are identified at z = 6–7 that are also likely AGN candidates. These sources provide a first measure of n SMBH in the reionization epoch by photometric variability, which places a firm lower limit of 3 × 10 −4 cMpc −3 . After accounting for variability and luminosity incompleteness, we estimate n SMBH ≳ 8 × 10 −3 cMpc −3 , which is the largest value so far reported at these redshifts. This SMBH abundance is also strikingly similar to estimates of n SMBH in the local Universe. We discuss how these results test various theories for SMBH formation.