Planck 2015 results. XIX. Constraints on primordial magnetic fields - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astronomy and Astrophysics - A&A Année : 2016

Planck 2015 results. XIX. Constraints on primordial magnetic fields

P. A. R. Ade , N. Aghanim , M. Arnaud , F. Arroja , M. Ashdown , J. Aumont , C. Baccigalupi , M. Ballardini , A. J. Banday , R. B. Barreiro , N. Bartolo , E. Battaner , K. Benabed , A. Benoit (1) , A. Benoit-Lévy , J.-P. Bernard , M. Bersanelli , P. Bielewicz , J. J. Bock , A. Bonaldi , L. Bonavera , J. R. Bond , J. Borrill , F. R. Bouchet , M. Bucher (2) , C. Burigana , R. C. Butler , E. Calabrese , J.-F. Cardoso (2) , A. Catalano (3) , A. Chamballu , H. C. Chiang , J. Chluba , P. R. Christensen , S. Church , D. L. Clements , S. Colombi , L. P. L. Colombo , C. Combet (3) , F. Couchot (4) , A. Coulais , B. P. Crill , A. Curto , F. Cuttaia , L. Danese , R. D. Davies , R. J. Davis , P. De Bernardis , A. De Rosa , G. De Zotti , J. Delabrouille (2) , F.-X. Désert , J. M. Diego , K. Dolag , H. Dole , S. Donzelli , O. Doré , M. Douspis , A. Ducout , X. Dupac , G. Efstathiou , F. Elsner , T. A. Enßlin , H. K. Eriksen , J. Fergusson , F. Finelli , E. Florido , O. Forni , M. Frailis , A. A. Fraisse , E. Franceschi , A. Frejsel , S. Galeotta , S. Galli , K. Ganga (2) , M. Giard , Y. Giraud-Héraud (2) , E. Gjerløw , J. González-Nuevo , K. M. Górski , S. Gratton , A. Gregorio , A. Gruppuso , J. E. Gudmundsson , F. K. Hansen , D. Hanson , D. L. Harrison , G. Helou , S. Henrot-Versillé (4) , C. Hernández-Monteagudo , D. Herranz , S. R. Hildebrandt , E. Hivon , M. Hobson , W. A. Holmes , A. Hornstrup , W. Hovest , K. M. Huffenberger , G. Hurier , A. H. Jaffe , T. R. Jaffe , W. C. Jones , M. Juvela , E. Keihänen , R. Keskitalo , J. Kim , T. S. Kisner , J. Knoche , M. Kunz , H. Kurki-Suonio , G. Lagache , A. Lähteenmäki , J.-M. Lamarre , A. Lasenby , M. Lattanzi , C. R. Lawrence , J. P. Leahy , R. Leonardi , J. Lesgourgues , F. Levrier , M. Liguori , P. B. Lilje , M. Linden-Vørnle , M. López-Caniego , P. M. Lubin , J. F. Macías-Pérez (3) , G. Maggio , D. Maino , N. Mandolesi , A. Mangilli (4) , M. Maris , P. G. Martin , E. Martínez-González , S. Masi , S. Matarrese , P. Mcgehee , P. R. Meinhold , A. Melchiorri , L. Mendes , A. Mennella , M. Migliaccio , S. Mitra , M.-A. Miville-Deschênes , D. Molinari , A. Moneti , L. Montier , G. Morgante , D. Mortlock , A. Moss , D. Munshi , J. A. Murphy , P. Naselsky , F. Nati , P. Natoli , C. B. Netterfield , H. U. Nørgaard-Nielsen , F. Noviello , D. Novikov , I. Novikov , N. Oppermann , C. A. Oxborrow , F. Paci , L. Pagano , F. Pajot , D. Paoletti , F. Pasian , G. Patanchon (2) , O. Perdereau (4) , L. Perotto (3) , F. Perrotta , V. Pettorino , F. Piacentini , M. Piat (2) , E. Pierpaoli , D. Pietrobon , Stéphane Plaszczynski (4) , E. Pointecouteau , G. Polenta , L. Popa , G. W. Pratt , G. Prézeau , S. Prunet , J.-L. Puget , J. P. Rachen , R. Rebolo , M. Reinecke , M. Remazeilles (2) , C. Renault (3) , A. Renzi , I. Ristorcelli , G. Rocha , C. Rosset (2) , M. Rossetti , G. Roudier (2) , J. A. Rubiño-Martín , B. Ruiz-Granados , B. Rusholme , M. Sandri , D. Santos (3) , M. Savelainen , G. Savini , D. Scott , M. D. Seiffert , E. P. S. Shellard , M. Shiraishi , L. D. Spencer , V. Stolyarov , R. Stompor (2) , R. Sudiwala , R. Sunyaev , D. Sutton , A.-S. Suur-Uski , J.-F. Sygnet , J. A. Tauber , L. Terenzi , L. Toffolatti , M. Tomasi , M. Tristram (4) , M. Tucci , J. Tuovinen , G. Umana , L. Valenziano , J. Valiviita , B. Van Tent (5) , P. Vielva , F. Villa , L. A. Wade , B. D. Wandelt , I. K. Wehus , D. Yvon , A. Zacchei , A. Zonca
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Résumé

We predict and investigate four types of imprint of a stochastic background of primordial magnetic fields (PMFs) on the cosmic microwave background (CMB) anisotropies: the impact of PMFs on the CMB spectra; the effect on CMB polarization induced by Faraday rotation; magnetically-induced non-Gaussianities; and the magnetically-induced breaking of statistical isotropy. Overall, Planck data constrain the amplitude of PMFs to less than a few nanogauss. In particular, individual limits coming from the analysis of the CMB angular power spectra, using the Planck likelihood, are B1Mpc<4.4 nG (where B1Mpc is the comoving field amplitude at a scale of 1 Mpc) at 95% confidence level, assuming zero helicity, and B1Mpc<5.6 nG when we consider a maximally helical field. For nearly scale-invariant PMFs we obtain B1Mpc<2.1 nG and B1Mpc<0.7 nG if the impact of PMFs on the ionization history of the Universe is included in the analysis. From the analysis of magnetically-induced non-Gaussianity we obtain three different values, corresponding to three applied methods, all below 5 nG. The constraint from the magnetically-induced passive-tensor bispectrum is B1Mpc<2.8 nG. A search for preferred directions in the magnetically-induced passive bispectrum yields B1Mpc<4.5 nG, whereas the the compensated-scalar bispectrum gives B1Mpc<3 nG. The analysis of the Faraday rotation of CMB polarization by PMFs uses the Planck power spectra in EE and BB at 70 GHz and gives B1Mpc<1380 nG. In our final analysis, we consider the harmonic-space correlations produced by Alfv\'en waves, finding no significant evidence for the presence of these waves. Together, these results comprise a comprehensive set of constraints on possible PMFs with Planck data.

Dates et versions

in2p3-01115270 , version 1 (10-02-2015)

Identifiants

Citer

P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, F. Arroja, M. Ashdown, et al.. Planck 2015 results. XIX. Constraints on primordial magnetic fields. Astronomy and Astrophysics - A&A, 2016, 594, pp.A19. ⟨10.1051/0004-6361/201525821⟩. ⟨in2p3-01115270⟩
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