Cosmic microwave background constraints on extended dark matter objects
Abstract: Primordially formed extended dark objects would accrete baryonic matter and impact the ionisation history of the Universe. Insisting on consistency with the anisotropies of the cosmic microwave background, we derive constraints on the dark matter fraction for various classes of objects, of different sizes. We introduce a novel scaling technique to speed up numerical calculations and release our calculation framework in the form of a Mathematica notebook. Conservatively, we focus on spherical accretion and collisional ionisation. We find strong constraints limiting the dark matter fraction to subpercent level for objects of up to $104$ AU in size.
- H. Niikura et al., Nature Astron. 3, 524 (2019a), arXiv:1701.02151 [astro-ph.CO] .
- A. M. Green and B. J. Kavanagh, J. Phys. G 48, 043001 (2021), arXiv:2007.10722 [astro-ph.CO] .
- M. Crispim Romão and D. Croon,  (2024), arXiv:2402.00107 [astro-ph.CO] .
- G. Bertone et al., SciPost Phys. Core 3, 007 (2020), arXiv:1907.10610 [astro-ph.CO] .
- B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 123, 161102 (2019), arXiv:1904.08976 [astro-ph.CO] .
- Z.-C. Chen and Q.-G. Huang, JCAP 08, 039 (2020), arXiv:1904.02396 [astro-ph.CO] .
- G. Franciolini, Primordial Black Holes: from Theory to Gravitational Wave Observations, Ph.D. thesis, Geneva U., Dept. Theor. Phys. (2021), arXiv:2110.06815 [astro-ph.CO] .
- B. Carr, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 194, 639 (1981).
- Y. Ali-Haïmoud and M. Kamionkowski, Phys. Rev. D 95, 043534 (2017), arXiv:1612.05644 [astro-ph.CO] .
- P. W. Graham and H. Ramani,  (2023), arXiv:2311.07654 [hep-ph] .
- E. Witten, Phys. Rev. D 30, 272 (1984).
- A. R. Zhitnitsky, JCAP 10, 010 (2003), arXiv:hep-ph/0202161 .
- F. E. Schunck and E. W. Mielke, Class. Quant. Grav. 20, R301 (2003), arXiv:0801.0307 [astro-ph] .
- M. Ricotti and A. Gould, Astrophys. J. 707, 979 (2009), arXiv:0908.0735 [astro-ph.CO] .
- E. Bertschinger, ApJS 58, 39 (1985).
- H. Bondi, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 112, 195 (1952).
- D. E. Osterbrock and G. J. Ferland, Astrophysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei (2006).
- P. J. E. Peebles, ApJ 153, 1 (1968).
- D. Baumann, Cosmology (Cambridge University Press, 2022).
- S. Stepney and P. W. Guilbert, MNRAS 204, 1269 (1983).
- R. Svensson, ApJ 258, 335 (1982).
- H. Bondi and F. Hoyle, MNRAS 104, 273 (1944).
- V. Bosch-Ramon and N. Bellomo, Astron. Astrophys. 638, A132 (2020), arXiv:2004.11224 [astro-ph.CO] .
- P. Mroz et al.,  (2024), arXiv:2403.02386 [astro-ph.GA] .
- H. Niikura et al., Nat. Astron. 3, 524 (2019c), arXiv:1701.02151 [astro-ph.CO] .
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.