Cosmology with the Laser Interferometer Space Antenna

Auclair, P.; Bacon, D.; Baker, T.; Barreiro, T.; Bartolo, N.; Belgacem, E.; Bellomo, N.; Ben-Dayan, I.; Bertacca, D.; Besancon, M.; Blanco-Pillado, J. J.; Blas, D.; Boileau, G.; Calcagni, G.; Caldwell, R.; Caprini, C.; Carbone, C.; Chang, C. -F.; Chen, H. -Y.; Christensen, N.; Clesse, S.; Comelli, D.; Congedo, G.; Contaldi, C.; Crisostomi, M.; Croon, D.; Cui, Y.; Cusin, G.; Cutting, D.; Dalang, C.; De Luca, V.; Pozzo, W. D.; Desjacques, V.; Dimastrogiovanni, E.; Dorsch, G. C.; Ezquiaga, J. M.; Fasiello, M.; Figueroa, D. G.; Flauger, R.; Franciolini, G.; Frusciante, N.; Fumagalli, J.; Garcia-Bellido, J.; Gould, O.; Holz, D.; Iacconi, L.; Jain, R. K.; Jenkins, A. C.; Jinno, R.; Joana, C.; Karnesis, N.; Konstandin, T.; Koyama, K.; Kozaczuk, J.; Kuroyanagi, S.; Laghi, D.; Lewicki, M.; Lombriser, L.; Madge, E.; Maggiore, M.; Malhotra, A.; Mancarella, M.; Mandic, V.; Mangiagli, A.; Matarrese, S.; Mazumdar, A.; Mukherjee, S.; Musco, I.; Nardini, G.; J. M., No; Papanikolaou, T.; Peloso, M.; Pieroni, M.; Pilo, L.; Raccanelli, A.; Renaux-Petel, S.; Renzini, A. I.; Ricciardone, A.; Riotto, A.; Romano, J. D.; Rollo, R.; Pol, A. R.; Morales, E. R.; Sakellariadou, M.; Saltas, I. D.; Scalisi, M.; Schmitz, K.; Schwaller, P.; Sergijenko, O.; Servant, G.; Simakachorn, P.; Sorbo, L.; Sousa, L.; Speri, L.; Steer, D. A.; Tamanini, N.; Tasinato, G.; Torrado, J.; Unal, C.; Vennin, V.; Vernieri, D.; Vernizzi, F.; Volonteri, M.; Wachter, J. M.; Wands, D.; Witkowski, L. T.; Zumalacarregui, M.; Annis, J.; Ares, F. R.; Avelino, P. P.; Avgoustidis, A.; Barausse, E.; Bonilla, A.; Bonvin, C.; Bosso, P.; Calabrese, M.; Caliskan, M.; Cembranos, J. A. R.; Chala, M.; Chernoff, D.; Clough, K.; Criswell, A.; Das, S.; Silva, A.; Dayal, P.; Domcke, V.; Durrer, R.; Easther, R.; Escoffier, S.; Ferrans, S.; Fryer, C.; Gair, J.; Gordon, C.; Hendry, M.; Hindmarsh, M.; Hooper, D. C.; Kajfasz, E.; Kopp, J.; Koushiappas, S. M.; Kumar, U.; Kunz, M.; Lagos, M.; Lilley, M.; Lizarraga, J.; Lobo, F. S. N.; Maleknejad, A.; Martins, C. J. A. P.; Meerburg, P. D.; Meyer, R.; Mimoso, J. P.; Nesseris, S.; Nunes, N.; Oikonomou, V.; Orlando, G.; Ozsoy, O.; Pacucci, F.; Palmese, A.; Petiteau, A.; Pinol, L.; Zwart, S. P.; Pratten, G.; Prokopec, T.; Quenby, J.; Rastgoo, S.; Roest, D.; Rummukainen, K.; Schimd, C.; Secroun, A.; Sesana, A.; Sopuerta, C. F.; Tereno, I.; Tolley, A.; Urrestilla, J.; Vagenas, E. C.; van de Vis, J.; van de Weygaert, R.; Wardell, B.; Weir, D. J.; White, G.; Swiezewska, B.; Zhdanov, V. I.

doi:10.1007/s41114-023-00045-2

The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) has two scientific objectives of cosmological focus: to probe the expansion rate of the universe, and to understand stochastic gravitational-wave backgrounds and their implications for early universe and particle physics, from the MeV to the Planck scale. However, the range of potential cosmological applications of gravitational-wave observations extends well beyond these two objectives. This publication presents a summary of the state of the art in LISA cosmology, theory and methods, and identifies new opportunities to use gravitational-wave observations by LISA to probe the universe.