Papers
Topics
Authors
Recent
2000 character limit reached

Tightening the reins on non-minimal dark sector physics: Interacting Dark Energy with dynamical and non-dynamical equation of state

Published 2 Apr 2024 in astro-ph.CO and hep-ph | (2404.02110v2)

Abstract: We present a comprehensive reassessment of the state of Interacting Dark Energy (IDE) cosmology, namely models featuring a non-gravitational interaction between Dark Matter (DM) and Dark Energy (DE). To achieve high generality, we extend the dark sector physics by considering two different scenarios: a non-dynamical DE equation of state $w_0\neq-1$, and a dynamical $w(a)=w_0+w_a(1-a)$. In both cases, we distinguish two different physical regimes resulting from a phantom or quintessence equation of state. To circumvent early-time superhorizon instabilities, the energy-momentum transfer should occur in opposing directions within the two regimes, resulting in distinct phenomenological outcomes. We study quintessence and phantom non-dynamical and dynamical models in light of two independent Cosmic Microwave Background (CMB) experiments - the Planck satellite and the Atacama Cosmology Telescope. We analyze CMB data both independently and in combination with Supernovae (SN) distance moduli measurements from the Pantheon-Plus catalog and Baryon Acoustic Oscillations (BAO) from the SDSS-IV eBOSS survey. Our results update and extend the state-of-the-art analyses, significantly narrowing the parameter space allowed for these models and limiting their overall ability to reconcile cosmological tensions. Although considering different combinations of data leaves some freedom to increase $H_0$ towards the value measured by the SH0ES collaboration, our most constraining dataset (CMB+BAO+SN) indicates that fully reconciling the tension solely within the framework of IDE remains challenging.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (61)
  1. E. Di Valentino et al., Astropart. Phys. 131, 102605 (2021a), arXiv:2008.11284 [astro-ph.CO] .
  2. E. Di Valentino et al., Astropart. Phys. 131, 102604 (2021b), arXiv:2008.11285 [astro-ph.CO] .
  3. L. Perivolaropoulos and F. Skara, New Astron. Rev. 95, 101659 (2022), arXiv:2105.05208 [astro-ph.CO] .
  4. E. Abdalla et al., JHEAp 34, 49 (2022), arXiv:2203.06142 [astro-ph.CO] .
  5. M. Kamionkowski and A. G. Riess, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 73, 153 (2023), arXiv:2211.04492 [astro-ph.CO] .
  6. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020a), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  7. A. G. Riess et al., Astrophys. J. Lett. 934, L7 (2022), arXiv:2112.04510 [astro-ph.CO] .
  8. S. Kumar and R. C. Nunes, Phys. Rev. D 94, 123511 (2016), arXiv:1608.02454 [astro-ph.CO] .
  9. A. Pourtsidou and T. Tram, Phys. Rev. D 94, 043518 (2016), arXiv:1604.04222 [astro-ph.CO] .
  10. S. Kumar and R. C. Nunes, Phys. Rev. D 96, 103511 (2017a), arXiv:1702.02143 [astro-ph.CO] .
  11. A. Gómez-Valent and J. Solà Peracaula, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 478, 126 (2018), arXiv:1801.08501 [astro-ph.CO] .
  12. E. Di Valentino and O. Mena, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 500, L22 (2020), arXiv:2009.12620 [astro-ph.CO] .
  13. Y. Yao and X.-H. Meng, Phys. Dark Univ. 33, 100852 (2021), arXiv:2011.09160 [astro-ph.CO] .
  14. M. Lucca and D. C. Hooper, Phys. Rev. D 102, 123502 (2020), arXiv:2002.06127 [astro-ph.CO] .
  15. Y.-H. Yao and X.-H. Meng, Phys. Dark Univ. 30, 100729 (2020), arXiv:2205.14928 [astro-ph.CO] .
  16. E. Di Valentino, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 502, 2065 (2021), arXiv:2011.00246 [astro-ph.CO] .
  17. M. Lucca, Phys. Dark Univ. 34, 100899 (2021a), arXiv:2105.09249 [astro-ph.CO] .
  18. S. Kumar, Phys. Dark Univ. 33, 100862 (2021), arXiv:2102.12902 [astro-ph.CO] .
  19. M. Lucca, Phys. Rev. D 104, 083510 (2021b), arXiv:2106.15196 [astro-ph.CO] .
  20. A. Halder and M. Pandey, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 508, 3446 (2021), arXiv:2101.05228 [astro-ph.CO] .
  21. R. C. Nunes and E. Di Valentino, Phys. Rev. D 104, 063529 (2021), arXiv:2107.09151 [astro-ph.CO] .
  22. M. A. van der Westhuizen and A. Abebe, JCAP 01, 048 (2024), arXiv:2302.11949 [gr-qc] .
  23. J. de Cruz Perez and J. Sola Peracaula, Phys. Dark Univ. 43, 101406 (2024), arXiv:2302.04807 [astro-ph.CO] .
  24. C. Wetterich, Astron. Astrophys. 301, 321 (1995), arXiv:hep-th/9408025 .
  25. L. Amendola, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 312, 521 (2000a), arXiv:astro-ph/9906073 .
  26. L. Amendola, Phys. Rev. D 62, 043511 (2000b), arXiv:astro-ph/9908023 .
  27. X. Zhang, Mod. Phys. Lett. A 20, 2575 (2005), arXiv:astro-ph/0503072 .
  28. E. N. Saridakis and S. V. Sushkov, Phys. Rev. D 81, 083510 (2010), arXiv:1002.3478 [gr-qc] .
  29. G. R. Farrar and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 604, 1 (2004), arXiv:astro-ph/0307316 .
  30. J. D. Barrow and T. Clifton, Phys. Rev. D 73, 103520 (2006), arXiv:gr-qc/0604063 .
  31. J.-H. He and B. Wang, JCAP 06, 010 (2008), arXiv:0801.4233 [astro-ph] .
  32. R. C. Nunes and E. M. Barboza, Gen. Rel. Grav. 46, 1820 (2014b), arXiv:1404.1620 [astro-ph.CO] .
  33. S. Pan and S. Chakraborty, Int. J. Mod. Phys. D 23, 1450092 (2014), arXiv:1410.8281 [gr-qc] .
  34. C. van de Bruck and J. Morrice, JCAP 04, 036 (2015), arXiv:1501.03073 [gr-qc] .
  35. N. Tamanini, Phys. Rev. D 92, 043524 (2015), arXiv:1504.07397 [gr-qc] .
  36. S. Pan and G. S. Sharov, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 472, 4736 (2017), arXiv:1609.02287 [gr-qc] .
  37. J. Mifsud and C. Van De Bruck, JCAP 11, 001 (2017), arXiv:1707.07667 [astro-ph.CO] .
  38. S. Kumar and R. C. Nunes, Eur. Phys. J. C 77, 734 (2017b), arXiv:1709.02384 [astro-ph.CO] .
  39. Y. Wang and G.-B. Zhao, Astrophys. J. 869, 26 (2018), arXiv:1805.11210 [astro-ph.CO] .
  40. R. Kase and S. Tsujikawa, Phys. Rev. D 101, 063511 (2020), arXiv:1910.02699 [gr-qc] .
  41. J. Mifsud and C. van de Bruck, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 487, 900 (2019).
  42. C. van de Bruck and E. M. Teixeira, Phys. Rev. D 102, 103503 (2020), arXiv:2007.15414 [gr-qc] .
  43. B. Hu and Y. Ling, Phys. Rev. D 73, 123510 (2006), arXiv:hep-th/0601093 .
  44. H. M. Sadjadi and M. Alimohammadi, Phys. Rev. D 74, 103007 (2006), arXiv:gr-qc/0610080 .
  45. D.-M. Xia and S. Wang, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 463, 952 (2016), arXiv:1608.04545 [astro-ph.CO] .
  46. S. Pan and W. Yang,   (2023), arXiv:2310.07260 [astro-ph.CO] .
  47. R. E. Keeley and A. Shafieloo, Phys. Rev. Lett. 131, 111002 (2023), arXiv:2206.08440 [astro-ph.CO] .
  48. S. Aiola et al. (ACT), JCAP 12, 047 (2020), arXiv:2007.07288 [astro-ph.CO] .
  49. W. Giarè,   (2023), arXiv:2305.16919 [astro-ph.CO] .
  50. M. CHEVALLIER and D. POLARSKI, International Journal of Modern Physics D 10, 213–223 (2001).
  51. E. V. Linder, Physical Review Letters 90 (2003), 10.1103/physrevlett.90.091301.
  52. J. Torrado and A. Lewis, JCAP 05, 057 (2021), arXiv:2005.05290 [astro-ph.IM] .
  53. A. Lewis and S. Bridle, Phys. Rev. D 66, 103511 (2002), arXiv:astro-ph/0205436 .
  54. R. M. Neal, ArXiv Mathematics e-prints  (2005), math/0502099 .
  55. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A5 (2020b), arXiv:1907.12875 [astro-ph.CO] .
  56. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A1 (2020c), arXiv:1807.06205 [astro-ph.CO] .
  57. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A8 (2020d), arXiv:1807.06210 [astro-ph.CO] .
  58. M. S. Madhavacheril et al. (ACT), Astrophys. J. 962, 113 (2024), arXiv:2304.05203 [astro-ph.CO] .
  59. F. J. Qu et al. (ACT), Astrophys. J. 962, 112 (2024), arXiv:2304.05202 [astro-ph.CO] .
  60. S. Alam et al. (eBOSS), Phys. Rev. D 103, 083533 (2021), arXiv:2007.08991 [astro-ph.CO] .
  61. D. Brout et al., Astrophys. J. 938, 110 (2022), arXiv:2202.04077 [astro-ph.CO] .
Citations (2)
View on Semantic Scholar

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 2 tweets with 3 likes about this paper.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up for Free