Fermi LAT search for dark matter in gamma-ray lines and the inclusive photon spectrum

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作者：

Ackermann, M. ^{[1
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Ajello, M. ^{[2
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Albert, A. ^{[4
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Baldini, L. ^{[5
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Barbiellini, G. ^{[6
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Berenji, B. ^{[2
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Bloom, E. D. ^{[2
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Borgland, A. W. ^{[2
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Buson, S. ^{[13
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Cameron, R. A. ^{[2
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Caraveo, P. A. ^{[16
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Casandjian, J. M. ^{[17
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Cecchi, C. ^{[8
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Charles, E. ^{[2
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Chiang, J. ^{[2
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Ciprini, S. ^{[9
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Claus, R. ^{[2
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Conrad, J. ^{[22
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Drlica-Wagner, A. ^{[2
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Giglietto, N. ^{[10
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Giordano, F. ^{[10
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Giroletti, M. ^{[30
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Glanzman, T. ^{[2
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Godfrey, G. ^{[2
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Grenier, I. A. ^{[17
]}

机构：

[1] Deutsch Elektronen Synchrotron DESY, D-15738 Zeuthen, Germany

[2] Stanford Univ, WW Hansen Expt Phys Lab, Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, Dept Phys, Stanford, CA 94305 USA

[3] Stanford Univ, SLAC Natl Accelerator Lab, Stanford, CA 94305 USA

[4] Ohio State Univ, Dept Phys, Ctr Cosmol & Astroparticle Phys, Columbus, OH 43210 USA

[5] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Pisa, I-56127 Pisa, Italy

[6] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Trieste, I-34127 Trieste, Italy

[7] Univ Trieste, Dipartimento Fis, I-34127 Trieste, Italy

[8] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Perugia, I-06123 Perugia, Italy

[9] Univ Perugia, Dipartimento Fis, I-06123 Perugia, Italy

[10] Univ Bari, Dipartimento Fis M Merlin, I-70126 Bari, Italy

[11] Politecn Bari, I-70126 Bari, Italy

[12] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bari, I-70126 Bari, Italy

[13] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Padova, I-35131 Padua, Italy

[14] Univ Padua, Dipartimento Fis G Galilei, I-35131 Padua, Italy

[15] IEEE CSIC, Inst Ciencies Espai, Barcelona 08193, Spain

[16] INAF Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm, I-20133 Milan, Italy

[17] Univ Paris Diderot, CEA Saclay, CNRS, Lab AIM,CEA IRFU,Serv Astrophys, F-91191 Gif Sur Yvette, France

[18] Artep Inc, Ellicott City, MD 21042 USA

[19] USN, Res Lab, Div Space Sci, Washington, DC 20375 USA

[20] ASI Sci Data Ctr, I-00044 Frascati, Roma, Italy

[21] Univ Montpellier 2, CNRS, IN2P3, Lab Univers & Particules Montpellier, Montpellier, France

[22] Stockholm Univ, Dept Phys, AlbaNova, SE-10691 Stockholm, Sweden

[23] AlbaNova, Oskar Klein Ctr Cosmoparticle Phys, SE-10691 Stockholm, Sweden

[24] IASF Palermo, I-90146 Palermo, Italy

[25] INAF Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm, I-00133 Rome, Italy

[26] SUNY Stony Brook, CN Yang Inst Theoret Phys, Stony Brook, NY 11794 USA

[27] Inst Adv Study, Sch Nat Sci, Princeton, NJ 08540 USA

[28] Ecole Polytech, CNRS, IN2P3, Lab Leprince Ringuet, F-91128 Palaiseau, France

[29] Hiroshima Univ, Dept Phys Sci, Hiroshima 7398526, Japan

[30] INAF Ist Radioastron, I-40129 Bologna, Italy

[31] Univ Alabama, Ctr Space Plasma & Aeron Res, Huntsville, AL 35899 USA

[32] Kyoto Univ, Grad Sch Sci, Dept Astron, Sakyo Ku, Kyoto 6068502, Japan

[33] IRAP, CNRS, F-31028 Toulouse 4, France

[34] Univ Toulouse, UPS OMP, IRAP, GAHEC, Toulouse, France

[35] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tor Vergata, I-00133 Rome, Italy

[36] Univ Roma Tor Vergata, Dipartimento Fis, I-00133 Rome, Italy

[37] CRESST, Greenbelt, MD 20771 USA

[38] NASA, Goddard Space Flight Ctr, Greenbelt, MD 20771 USA

[39] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA

[40] Univ Maryland, Dept Astron, College Pk, MD 20742 USA

[41] Boise State Univ, Dept Phys, Boise, ID 83725 USA

[42] Hiroshima Univ, Hiroshima Astrophys Sci Ctr, Hiroshima 7398526, Japan

[43] JAXA, Inst Space & Astronaut Sci, Chuo Ku, Sagamihara, Kanagawa 2525210, Japan

[44] Max Planck Inst Extraterr Phys, D-85748 Garching, Germany

[45] Univ Denver, Dept Phys & Astron, Denver, CO 80208 USA

[46] Max Planck Inst Phys & Astrophys, D-80805 Munich, Germany

[47] Univ Calif Santa Cruz, Dept Phys, Santa Cruz Inst Particle Phys, Santa Cruz, CA 95064 USA

[48] Univ Calif Santa Cruz, Dept Astron & Astrophys, Santa Cruz, CA 95064 USA

[49] Leopold Franzens Univ Innsbruck, Inst Astro & Teilchenphys, A-6020 Innsbruck, Austria

[50] Leopold Franzens Univ Innsbruck, Inst Theoret Phys, A-6020 Innsbruck, Austria

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2012年 / 86卷 / 02期

基金：

瑞典研究理事会; 美国国家航空航天局;

关键词：

LARGE-AREA TELESCOPE; MILKY; CONSTRAINTS; MASS; ANNIHILATION; LIKELIHOOD;

D O I：

10.1103/PhysRevD.86.022002

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Dark matter particle annihilation or decay can produce monochromatic gamma-ray lines and contribute to the diffuse gamma-ray background. Flux upper limits are presented for gamma-ray spectral lines from 7 to 200 GeV and for the diffuse gamma-ray background from 4.8 GeV to 264 GeV obtained from two years of Fermi Large Area Telescope data integrated over most of the sky. We give cross-section upper limits and decay lifetime lower limits for dark matter models that produce gamma-ray lines or contribute to the diffuse spectrum, including models proposed as explanations of the PAMELA and Fermi cosmic-ray data.

引用

页数：21

共 64 条

[1]

Abazajian K. N., ARXIV11112835

[2] Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data [J].

abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Celik, Oe ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

Di Bernardo, G. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Farnier, C. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (10)

[3] FERMI LARGE AREA TELESCOPE FIRST SOURCE CATALOG [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Allafort, A. ;

Antolini, E. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Belli, F. ;

Berenji, B. ;

Bisello, D. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Bonnell, J. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Busetto, G. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Campana, R. ;

Canadas, B. ;

Caraveo, P. A. ;

Carrigan, S. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Ceccanti, M. ;

Cecchi, C. ;

Celik, Oe. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Cillis, A. N. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2010, 188 (02) :405-436

[4] OBSERVATIONS OF MILKY WAY DWARF SPHEROIDAL GALAXIES WITH THE FERMI-LARGE AREA TELESCOPE DETECTOR AND CONSTRAINTS ON DARK MATTER MODELS [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Farnier, C. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Focke, W. B. ;

Fortin, P. ;

Frailis, M. ;

Fukazawa, Y. ;

Fusco, P. ;

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Gehrels, N. .

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Abdo, A. A. ;

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Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Carrigan, S. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Celik, Oe. ;

Chekhtman, A. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Edmonds, Y. ;

Essig, R. ;

Farnier, C. ;

Favuzzi, C. ;

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[6] The on-orbit calibration of the Fermi Large Area Telescope [J].

Abdo, A. A. ;

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Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Bagagli, R. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bartelt, J. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bederede, D. ;

Bellardi, F. ;

Bellazzini, R. ;

Belli, F. ;

Berenji, B. ;

Bisello, D. ;

Bissaldi, E. ;

Bloom, E. D. ;

Bogaert, G. ;

Bogart, J. R. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bourgeois, P. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Busetto, G. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Campell, M. ;

Caraveo, P. A. ;

Carius, S. ;

Carlson, P. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Ceccanti, M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2009, 32 (3-4) :193-219

[7] Measurement of the Cosmic Ray e++e- Spectrum from 20 GeV to 1 TeV with the Fermi Large Area Telescope [J].

Abdo, A. A. ;

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Atwood, W. B. ;

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Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogaert, G. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

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Caraveo, P. A. ;

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Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

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[8] Theory and phenomenology of μ in M theory [J].

Acharya, Bobby Samir ;

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Kuflik, Eric ;

Lu, Ran .

JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS, 2011, (05)

[9] In-flight measurement of the absolute energy scale of the Fermi Large Area Telescope [J].

Ackermann, M. ;

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Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

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Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

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Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

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de Palma, F. ;

Dermer, C. D. ;

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do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Enoto, T. ;

Falletti, L. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Focke, W. B. ;

Fortin, P. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2012, 35 (06) :346-353

[10] Constraining Dark Matter Models from a Combined Analysis of Milky Way Satellites with the Fermi Large Area Telescope [J].

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

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Atwood, W. B. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

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Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

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Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Dermer, C. D. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Falletti, L. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Ferrara, E. C. ;

Fukazawa, Y. ;

Funk, S. ;

Fusco, P. ;

Gargano, F. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (24)

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共 64 条

[1]

Abazajian K. N., ARXIV11112835

[2] Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data [J].

abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

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Cavazzuti, E. ;

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Celik, Oe ;

Charles, E. ;

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Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

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Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

Di Bernardo, G. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (10)

[3] FERMI LARGE AREA TELESCOPE FIRST SOURCE CATALOG [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Allafort, A. ;

Antolini, E. ;

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Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Belli, F. ;

Berenji, B. ;

Bisello, D. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Bonnell, J. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Busetto, G. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Campana, R. ;

Canadas, B. ;

Caraveo, P. A. ;

Carrigan, S. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Ceccanti, M. ;

Cecchi, C. ;

Celik, Oe. ;

Charles, E. ;

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Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Cillis, A. N. ;

Ciprini, S. ;

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Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2010, 188 (02) :405-436

[4] OBSERVATIONS OF MILKY WAY DWARF SPHEROIDAL GALAXIES WITH THE FERMI-LARGE AREA TELESCOPE DETECTOR AND CONSTRAINTS ON DARK MATTER MODELS [J].

Abdo, A. A. ;

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Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

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Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

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Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Farnier, C. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Focke, W. B. ;

Fortin, P. ;

Frailis, M. ;

Fukazawa, Y. ;

Fusco, P. ;

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Gehrels, N. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 712 (01) :147-158

[5] Fermi Large Area Telescope Search for Photon Lines from 30 to 200 GeV and Dark Matter Implications [J].

Abdo, A. A. ;

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Bonamente, E. ;

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Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

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