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25 de noviembre de 2021
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Euclid: Constraining dark energy coupled to electromagnetism using astrophysical and laboratory data

Publicado en: ASTRONOMY & ASTROPHYSICS. 654 - 2021-10-01 654(), DOI: 10.1051/0004-6361/202141353

Autores:

Martinelli, M.; Martins, C. J. A. P.; Nesseris, S.; Tutusaus, I; Blanchard, A.; Camera, S.; Carbone, C.; Casas, S.; Pettorino, V; Sakr, Z.; Yankelevich, V; Sapone, D.; Amara, A.; Auricchio, N.; Bodendorf, C.; Bonino, D.; Branchini, E.; Capobianco, V; Carretero, J.; Castellano, M.; Cavuoti, S.; Cimatti, A.; Cledassou, R.; Corcione, L.; Costille, A.; Degaudenzi, H.; Douspis, M.; Dubath, F.; Dusini, S.; Ealet, A.; Ferriol, S.; Frailis, M.; Franceschi, E.; Garilli, B.; Giocoli, C.; Grazian, A.; Grupp, F.; Haugan, S. V. H.; Holmes, W.; Hormuth, F.; Jahnke, K.; Kiessling, A.; Kummel, M.; Kunz, M.; Kurki-Suonio, H.; Ligori, S.; Lilje, P. B.; Lloro, I; Mansutti, O.; Marggraf, O.; Markovic, K.; Massey, R.; Meneghetti, M.; Meylan, G.; Moscardini, L.; Niemi, S. M.; Padilla, C.; Paltani, S.; Pasian, F.; Pedersen, K.; Pires, S.; Poncet, M.; Popa, L.; Raison, F.; Rebolo, R.; Rhodes, J.; Roncarelli, M.; Rossetti, E.; Saglia, R.; Secroun, A.; Seidel, G.; Serrano, S.; Sirignano, C.; Sirri, G.; Starck, J-L; Tavagnacco, D.; Taylor, A. N.; Tereno, I; Toledo-Moreo, R.; Valenziano, L.; Wang, Y.; Zamorani, G.; Zoubian, J.; Baldi, M.; Brescia, M.; Congedo, G.; Conversi, L.; Copin, Y.; Fabbian, G.; Farinelli, R.; Medinaceli, E.; Mei, S.; Polenta, G.; Romelli, E.; Vassallo, T.;
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Afiliaciones

Aix Marseille Univ, CPPM, CNRS IN2P3, Marseille, France - Autor o Coautor
Aix Marseille Univ, LAM, CNES, CNRS, Marseille, France - Autor o Coautor
Alma Mater Studiorum Univ Bologna, Dipartimento Fis & Astron Augusto Righi, Via Piero Gobetti 93-2, I-40129 Bologna, Italy - Autor o Coautor
ASTRON, NOVA Opt Infrared Instrumentat Grp, Oude Hoogeveensedijk 4, NL-7991 PD Dwingeloo, Netherlands - Autor o Coautor
Barcelona Inst Sci & Technol, Inst Fis Altes Energies IFAE, Campus UAB, Barcelona 08193, Spain - Autor o Coautor
CALTECH, Infrared Proc & Anal Ctr, Pasadena, CA 91125 USA - Autor o Coautor
CALTECH, Jet Prop Lab, 4800 Oak Grove Dr, Pasadena, CA 91109 USA - Autor o Coautor
Cardiff Univ, Sch Phys & Astron, Cardiff CF24 3AA, Wales - Autor o Coautor
CSIC, Inst Space Sci ICE, Campus UAB,Caner Can Magrans S-N, Barcelona 08193, Spain - Autor o Coautor
Ctr Natl Etud Spatiales, Toulouse, France - Autor o Coautor
Ecole Polytech Fed Lausanne, Observ Sauverny, CH-1290 Versoix, Switzerland - Autor o Coautor
ESAC ESA, Camino Bajo del Castillo S-N, Madrid 28692, Spain - Autor o Coautor
European Space Agcy, ESRIN, Largo Galileo Galilei 1, I-00044 Rome, Italy - Autor o Coautor
European Space Agcy, Estec, Keplerlaan 1, NL-2201 AZ Noordwijk, Netherlands - Autor o Coautor
INAF IASF Bologna, Via Piero Gobetti 101, I-40129 Bologna, Italy - Autor o Coautor
INAF IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, I-20133 Milan, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astrofis & Sci, Spazio Bologna, Via Piero Gobetti 93-3, I-40129 Bologna, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astrofis Arcetri, Largo E Fermi 5, I-50125 Florence, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astrofis Torino, Via Osservatorio 20, I-10025 Pino Torinese, TO, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astron Capodimonte, Via Moiariello 16, I-80131 Naples, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astron Padova, Via Osservatorio 5, I-35122 Padua, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astron Roma, Via Frascati 33, I-00078 Monte Porzio Catone, Italy - Autor o Coautor
INAF Osservatorio Astron Trieste, Via GB Tiepolo11, I-34131 Trieste, Italy - Autor o Coautor
INFN Bologna, Via Irnerio 46, I-40126 Bologna, Italy - Autor o Coautor
INFN Padova, Via Marzolo 8, I-35131 Padua, Italy - Autor o Coautor
Inst Astrofis Canarias, Calle Via Lactea S-N, Tenerife 38204, Spain - Autor o Coautor
Inst Estudis Espacials Catalunya IEEC, CarrerGran Capit 2-4, Barcelona 08034, Spain - Autor o Coautor
Inst Fis Teor UAM CSIC, Campus Cantoblanco, Madrid 28049, Spain - Autor o Coautor
Inst Natl Phys Nucl & Phys Particules, 3 Rue Michel Ange, F-75794 Paris 16, France - Autor o Coautor
Inst Space Sci, Bucharest 077125, Romania - Autor o Coautor
Ist Nazl Astrofis INAF, Osservatorio Astrofis & Sci Spazio OAS, Via Gobetti 93-3, I-40127 Bologna, Italy - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sect Naples, Via Cinthia 6, I-80126 Naples, Italy - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bologna, Via Irnerio 46, I-40126 Bologna, Italy - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bologna, Viale Berti Pichat 6-2, I-40127 Bologna, Italy - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tre, Via Vasca Navale 84, I-00146 Rome, Italy - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sez Torino, Via P Giuria 1, I-10125 Turin, Italy - Autor o Coautor
Italian Space Agcy, Space Sci Data Ctr, Via Politecn Snc, I-00133 Rome, Italy - Autor o Coautor
Liverpool John Moores Univ, Astrophys Res Inst, 146 Brownlow Hill, Liverpool L3 5RF, Merseyside, England - Autor o Coautor
Ludwig Maximilians Univ Munchen, Fak Phys, Univ Sternwarte Munchen, Scheinerstr 1, D-81679 Munich, Germany - Autor o Coautor
Max Planck Inst Astron, Konigstuhl 17, D-69117 Heidelberg, Germany - Autor o Coautor
Max Planck Inst Extraterr Phys, Giessen Bachstr 1, D-85748 Garching, Germany - Autor o Coautor
Roma Tre Univ, Dept Math & Phys, Via Vasca Navale 84, I-00146 Rome, Italy - Autor o Coautor
Univ Aarhus, Dept Phys & Astron, Ny Munkegade 120, DK-8000 Aarhus C, Denmark - Autor o Coautor
Univ Bologna, Dipartimento Fis & Astron, Via Gobetti 93-2, I-40129 Bologna, Italy - Autor o Coautor
Univ Bonn, Argelander Inst Astron, Hugel 71, D-53121 Bonn, Germany - Autor o Coautor
Univ Chile, Dept Fis, FCFM, Blanco Encalada 2008, Santiago, Chile - Autor o Coautor
Univ Durham, Inst Computat Cosmol, Dept Phys, South Rd, Durham DH1 3LE, England - Autor o Coautor
Univ Edinburgh, Inst Astron, Royal Observ, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, Midlothian, Scotland - Autor o Coautor
Univ Federico II, Dept Phys E Pancini, Via Cinthia 6, I-80126 Naples, Italy - Autor o Coautor
Univ Geneva, Ctr Astroparticle Phys, 24 Quai Ernest Ansermet, CH-1211 Geneva 2, Switzerland - Autor o Coautor
Univ Geneva, Dept Astron, Ch Ecogia 16, CH-1290 Versoix, Switzerland - Autor o Coautor
Univ Geneva, Dept Phys Theor, 24 Quai Ernest Ansermet, CH-1211 Geneva 4, Switzerland - Autor o Coautor
Univ Helsinki, Dept Phys, Hallstromin Katu 2, Helsinki 00014, Finland - Autor o Coautor
Univ Helsinki, Helsinki Inst Phys, Gustaf Hallstromin Katu 2, Helsinki 00014, Finland - Autor o Coautor
Univ La Laguna, Dept Astrofis, Tenerife 38206, Spain - Autor o Coautor
Univ Lisbon, Fac Ciencias, Dept Fis, Edificio C8, P-1749016 Lisbon, Portugal - Autor o Coautor
Univ Lisbon, Fac Ciencias, Inst Astrofis & Ciencias Espaco, P-1349018 Lisbon, Portugal - Autor o Coautor
Univ Lyon, Univ Claude Bernard Lyon 1, IP2I Lyon, CNRS IN2P3, F-69622 Villeurbanne, France - Autor o Coautor
Univ Oslo, Inst Theoret Astrophys, POB 1029, N-0315 Oslo, Norway - Autor o Coautor
Univ Padua, Dipartimento Fis & Astron G Galilei, Via Marzolo 8, I-35131 Padua, Italy - Autor o Coautor
Univ Paris Diderot, APC, CNRS IN2P3, CEA Irfu,Observ Paris,Sorbonne Paris Cite,AstroPa, 10 Rue Alice Domon & Leonie Duquet, F-75205 Paris 13, France - Autor o Coautor
Univ Paris Saclay, CNRS, Inst Astrophys Spatiale, F-91405 Orsay, France - Autor o Coautor
Univ Paris, CNRS, CEA, AIM,Univ Paris Saclay, F-91191 Gif Sur Yvette, France - Autor o Coautor
Univ Politecn Cartagena, Dept Elect & Tecnol Comp, Cartagena 30202, Spain - Autor o Coautor
Univ Porto, Ctr Astrofis, Rua Estrelas, P-4150762 Porto, Portugal - Autor o Coautor
Univ Porto, Inst Astrofis & Ciencias Espaco, CAUP, Rua Estrelas, P-4150762 Porto, Portugal - Autor o Coautor
Univ Portsmouth, Inst Cosmol & Gravitat, Portsmouth PO1 3FX, Hants, England - Autor o Coautor
Univ St Joseph, Fac Sci, UR EGFEM, Lebanon, NH USA - Autor o Coautor
Univ Torino, Dipartimento Fis, Via P Giuria 1, I-10125 Turin, Italy - Autor o Coautor
Univ Toulouse, CNES, UPS, Inst Rech Astrophys & Planetol IRAP,CNRS, 14 Av Edouard Belin, F-31400 Toulouse, France - Autor o Coautor
von Hoerner & Sulger GmbH, Schlosspl 8, D-68723 Schwetzingen, Germany - Autor o Coautor
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Resumen

In physically realistic, scalar-field-based dynamical dark energy models (including, e.g., quintessence), one naturally expects the scalar field to couple to the rest of the model's degrees of freedom. In particular, a coupling to the electromagnetic sector leads to a time (redshift) dependence in the fine-structure constant and a violation of the weak equivalence principle. Here we extend the previous Euclid forecast constraints on dark energy models to this enlarged (but physically more realistic) parameter space, and forecast how well Euclid, together with high-resolution spectroscopic data and local experiments, can constrain these models. Our analysis combines simulated Euclid data products with astrophysical measurements of the fine-structure constant, alpha, and local experimental constraints, and it includes both parametric and non-parametric methods. For the astrophysical measurements of alpha, we consider both the currently available data and a simulated dataset representative of Extremely Large Telescope measurements that are expected to be available in the 2030s. Our parametric analysis shows that in the latter case, the inclusion of astrophysical and local data improves the Euclid dark energy figure of merit by between 8% and 26%, depending on the correct fiducial model, with the improvements being larger in the null case where the fiducial coupling to the electromagnetic sector is vanishing. These improvements would be smaller with the current astrophysical data. Moreover, we illustrate how a genetic algorithms based reconstruction provides a null test for the presence of the coupling. Our results highlight the importance of complementing surveys like Euclid with external data products, in order to accurately test the wider parameter spaces of physically motivated paradigms.
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Palabras clave

Cosmological parametersCosmologyCosmology: observationsFine-structure constantGravityLimitsMethods: data analysisMethods: statisticalQuintessenceSpace vehicles: instrumentsSurveys

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Astronomy & Astrophysics debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2021, se encontraba en la posición 12/69, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Astronomy & Astrophysics.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 1.05. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 13 Nov 2025)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 1.15 (fuente consultada: FECYT Mar 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2026-04-06, el siguiente número de citas:

  • WoS: 16
  • Scopus: 17
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-06:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 16.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 16 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 2.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 4 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Además, el trabajo se ha enviado a una revista clasificada como Diamante en relación con este tipo de política editorial.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Chile; Denmark; Finland; France; Germany; Italy; Lebanon; Netherlands; Norway; Oman; Portugal; Switzerland; United Kingdom; United States of America.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (MARTINELLI, MATTEO) .

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido MARTINELLI, MATTEO.

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Reconocimientos ligados al ítem

MM has received the support of a fellowship from "la Caixa" Foundation (ID 100010434), with fellowship code LCF/BQ/PI19/11690015, and the support of the Centro de Excelencia Severo Ochoa Program SEV-2016-059. The work of CJM was financed by FEDER Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional funds through the COMPETE 2020 - Operational Programme for Competitiveness and Internationalisation (POCI), and by Portuguese funds through FCT -Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia in the framework of the project POCI-01-0145-FEDER-028987. IT acknowledges support from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities through grant ESP2017-89838, and the H2020 programme of the European Commission through grant 776247. SN acknowledges support from the research project PGC2018-094773-B-C32, the Centro de Excelencia Severo Ochoa Program SEV-2016-059 and the Ramon y Cajal program through Grant No. RYC-2014-15843. The Euclid Consortium acknowledges the European Space Agency and a number of agencies and institutes that have supported the development of Euclid, in particular the Academy of Finland, the Agenzia Spaziale Italiana, the Belgian Science Policy, the Canadian Euclid Consortium, the Centre National d'Etudes Spatiales, the Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt, the Danish Space Research Institute, the Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia, the Ministerio de Economia y Competitividad, the National Aeronautics and Space Administration, the Netherlandse Onderzoekschool Voor Astronomie, the Norwegian Space Agency, the Romanian Space Agency, the State Secretariat for Education, Research and Innovation (SERI) at the Swiss Space O ffice (SSO), and the United Kingdom Space Agency. A complete and detailed list is available on the Euclid web site (http://www.euclid-ec.org).
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