Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
140 tokens/sec
GPT-4o
7 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
46 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Constraining Viscous Dark Matter in light of CMB Spectral Distortion (2404.13271v1)

Published 20 Apr 2024 in astro-ph.CO

Abstract: We calculate the $\mu$- and \textit{y}-type spectral distortions of Cosmic Microwave Background (CMB), taking a non-standard interaction between baryons and viscous dark matter. Using the CMB spectral distortion observations, we can constrain any exotic mechanism that may change the energy of the CMB photon, leading to a CMB spectrum distortion. Depending on the viscosity of dark matter, the energy transfer between dark matter and baryons may modify, leading to a modification in CMB distortion. The existing Cosmic Background Explorer (COBE)/FIRAS and the Primordial Inflation Explorer (PIXIE) set limits on \textit{y} and $\mu$ types of distortions to $y = 1.5\times10{-5}$, $\mu = 9.0\times10{-5}$ and $y = 10{-8}$, $\mu = 5.0\times10{-8}$, respectively. In this paper, we discuss the pre-recombination contributions to $\mu$ and \textit{y}-type distortions by viscous dark matter and constrain the parameter space using PIXIE bounds on spectral distortion.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (46)
  1. J. C. Mather et al., Astrophys. J. 420, 439 (1994).
  2. G. Hinshaw et al. (WMAP), Astrophys. J. Suppl. 148, 135 (2003), arXiv:astro-ph/0302217 .
  3. C. L. Bennett et al. (WMAP), Astrophys. J. Suppl. 208, 20 (2013), arXiv:1212.5225 [astro-ph.CO] .
  4. P. A. R. Ade et al. (Planck), Astron. Astrophys. 571, A1 (2014a), arXiv:1303.5062 [astro-ph.CO] .
  5. P. A. R. Ade et al. (Planck), Astron. Astrophys. 571, A16 (2014b), arXiv:1303.5076 [astro-ph.CO] .
  6. A. Kosowsky, New Astron. Rev. 47, 939 (2003), arXiv:astro-ph/0402234 .
  7. J. E. Ruhl et al. (SPT), Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 5498, 11 (2004), arXiv:astro-ph/0411122 .
  8. J. Chluba and R. A. Sunyaev, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 419, 1294 (2012), arXiv:1109.6552 [astro-ph.CO] .
  9. Y. B. Zeldovich and R. A. Sunyaev, Astrophys. Space Sci. 4, 301 (1969).
  10. R. A. Sunyaev and Y. B. Zeldovich, Astrophys. Space Sci. 7, 20 (1970).
  11. R. Khatri and R. A. Sunyaev, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2012, 016 (2012).
  12. A. Kogut et al., JCAP 07, 025 (2011), arXiv:1105.2044 [astro-ph.CO] .
  13. W. Hu and J. Silk, Phys. Rev. Lett. 70, 2661 (1993).
  14. S. K. Sethi and K. Subramanian, MNRAS 356, 778 (2005).
  15. H. Tashiro and N. Sugiyama, MNRAS 368, 965 (2006a).
  16. H. Tashiro and N. Sugiyama, MNRAS 372, 1060 (2006b).
  17. P. K. Natwariya and J. R. Bhatt, MNRAS: Letters 497, L35 (2020).
  18. P. K. Natwariya, Eur. Phys. J. C 81, 394 (2021).
  19. P. K. Natwariya, “21 cm line astronomy and constraining new physics,”  (2023), arXiv:2301.02655 [astro-ph.CO] .
  20. J. R. Shaw and A. Lewis, Phys. Rev. D 86, 043510 (2012), arXiv:1006.4242 [astro-ph.CO] .
  21. K. E. Kunze and E. Komatsu, JCAP 01, 009 (2014), arXiv:1309.7994 [astro-ph.CO] .
  22. H. Tashiro and N. Sugiyama, Phys. Rev. D 78, 023004 (2008), arXiv:0801.3172 [astro-ph] .
  23. J. S. Bullock and M. Boylan-Kolchin, Annual Review of Astronomy and Astrophysics 55, 343 (2017).
  24. D. N. Spergel and P. J. Steinhardt, Phys. Rev. Lett. 84, 3760 (2000a).
  25. S. Tulin and H.-B. Yu, Phys. Rept. 730, 1 (2018), arXiv:1705.02358 [hep-ph] .
  26. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016a).
  27. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 116, 241103 (2016b).
  28. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 118, 221101 (2017a).
  29. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Phys. Rev. Lett. 119, 141101 (2017b).
  30. Y. B. Zel’dovich and I. D. Novikov, Soviet Astronomy 10, 602 (1967).
  31. S. Hawking, MNRAS 152, 75 (1971).
  32. B. J. Carr and S. W. Hawking, MNRAS 168, 399 (1974).
  33. B. J. Carr, ApJ 201, 1 (1975).
  34. S. Dodelson and L. M. Widrow, Phys. Rev. Lett. 72, 17 (1994).
  35. P. K. Natwariya and A. C. Nayak, Physics Letters B 827, 136955 (2022).
  36. D. N. Spergel and P. J. Steinhardt, Phys. Rev. Lett. 84, 3760 (2000b), arXiv:astro-ph/9909386 .
  37. A. Sasidharan and T. K. Mathew, The European Physical Journal C 75 (2015), 10.1140/epjc/s10052-015-3567-6.
  38. B. D. Normann and I. H. Brevik, Modern Physics Letters A 36, 2150198 (2021).
  39. T. Padmanabhan and S. M. Chitre, Phys. Lett. A 120, 433 (1987).
  40. O. Gron, Astrophys. Space Sci. 173, 191 (1990).
  41. S. Weinberg, Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity (John Wiley and Sons, New York, 1972).
  42. H. Velten and D. J. Schwarz, JCAP 09, 016 (2011), arXiv:1107.1143 [astro-ph.CO] .
  43. H. Velten and D. Schwarz, Phys. Rev. D 86, 083501 (2012), arXiv:1206.0986 [astro-ph.CO] .
  44. R. Barkana, Nature 555, 71 (2018).
  45. T. R. Slatyer and C.-L. Wu, Phys. Rev. D 98, 023013 (2018), arXiv:1803.09734 [astro-ph.CO] .
  46. E. Pajer and M. Zaldarriaga, JCAP 02, 036 (2013), arXiv:1206.4479 [astro-ph.CO] .

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

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