Wino dark matter under siege

被引:172
作者
Cohen, Timothy [1 ]
Lisanti, Mariangela [2 ]
Pierce, Aaron [3 ]
Slatyer, Tracy R. [4 ,5 ]
机构
[1] SLAC Natl Accelerator Lab, Theory Grp, Menlo Pk, CA 94025 USA
[2] Princeton Univ, Princeton Ctr Theoret Sci, Princeton, NJ 08544 USA
[3] Michigan Ctr Theoret Phys, Dept Phys, Ann Arbor, MI 48109 USA
[4] Inst Adv Study, Sch Nat Sci, Princeton, NJ 08540 USA
[5] MIT, Ctr Theoret Phys, Cambridge, MA 02139 USA
来源
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2013年 / 10期
基金
美国国家科学基金会;
关键词
dark matter theory; dark matter experiments; supersymmetry and cosmology; NEUTRALINO ANNIHILATION; MASS; SUPERSYMMETRY; ABUNDANCE; DENSITY; HEAVY; RAYS;
D O I
10.1088/1475-7516/2013/10/061
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
A fermion triplet of SU(2)(L) - a wino - is a well-motivated dark matter candidate. This work shows that present-day wino annihilations are constrained by indirect detection experiments, with the strongest limits coming from H.E.S.S. and Fermi. The bounds on wino dark matter are presented as a function of mass for two scenarios: thermal (winos constitute a subdominant component of the dark matter for masses less than 3.1 TeV) and non-thermal (winos comprise all the dark matter). Assuming the NFW halo model, the H.E.S.S. search for gamma-ray lines excludes the 3.1 TeV thermal wino; the combined H.E.S.S. and Fermi results completely exclude the non-thermal scenario. Uncertainties in the exclusions are explored. Indirect detection may provide the only probe for models of anomaly plus gravity mediation where the wino is the lightest superpartner and scalars reside at the 100 TeV scale.
引用
收藏
页数:26
相关论文
共 81 条
[1]   Search for Photon-Linelike Signatures from Dark Matter Annihilations with H.E.S.S. [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anton, G. ;
Balenderan, S. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
Becherini, Y. ;
Tjus, J. Becker ;
Bernloehr, K. ;
Birsin, E. ;
Biteau, J. ;
Bochow, A. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Colafrancesco, S. ;
Cologna, G. ;
Conrad, J. ;
Couturier, C. ;
Dalton, M. ;
Daniel, M. K. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
deWilt, P. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubus, G. ;
Dutson, K. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Egberts, K. ;
Eger, P. ;
Espigat, P. ;
Fallon, L. ;
Farnier, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (04)
[2]   Search for a Dark Matter Annihilation Signal from the Galactic Center Halo with HESS [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anton, G. ;
Barnacka, A. ;
de Almeida, U. Barres ;
Bazer-Bachi, A. R. ;
Becherini, Y. ;
Becker, J. ;
Behera, B. ;
Bernloehr, K. ;
Bochow, A. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Borrel, V. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Buesching, I. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Charbonnier, A. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Chounet, L. -M. ;
Clapson, A. C. ;
Coignet, G. ;
Conrad, J. ;
Dalton, M. ;
Daniel, M. K. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubois, F. ;
Dubus, G. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Egberts, K. ;
Eger, P. ;
Espigat, P. ;
Fallon, L. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (16)
[3]   HESS constraints on dark matter annihilations towards the sculptor and carina dwarf galaxies [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anton, G. ;
Barnacka, A. ;
de Almeida, U. Barres ;
Bazer-Bachi, A. R. ;
Becherini, Y. ;
Becker, J. ;
Behera, B. ;
Bernloehr, K. ;
Bochow, A. ;
Boisson, C. ;
Bolmontr, J. ;
Bordas, P. ;
Borrel, V. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Buesching, I. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Charbonnier, A. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Chounet, L. -M. ;
Clapson, A. C. ;
Coignet, G. ;
Conrad, J. ;
Dalton, M. ;
Daniel, M. K. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O. C. ;
Dubois, F. ;
Dubus, G. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Egberts, K. ;
Eger, P. ;
Espigat, P. ;
Fallon, L. .
ASTROPARTICLE PHYSICS, 2011, 34 (08) :608-616
[4]   Nonthermal "WIMP miracle'' [J].
Acharya, Bobby Samir ;
Kane, Gordon ;
Watson, Scott ;
Kumar, Piyush .
PHYSICAL REVIEW D, 2009, 80 (08)
[5]   Fermi LAT search for dark matter in gamma-ray lines and the inclusive photon spectrum [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
Baldini, L. ;
Barbiellini, G. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Brigida, M. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
A. Caliandro, G. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
D'Ammando, F. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Edmonds, Y. ;
Essig, R. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. ;
Gasparrini, D. ;
Germani, S. ;
Giglietto, N. ;
Giordano, F. ;
Giroletti, M. ;
Glanzman, T. ;
Godfrey, G. ;
Grenier, I. A. .
PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (02)
[6]   Measurement of Separate Cosmic-Ray Electron and Positron Spectra with the Fermi Large Area Telescope [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
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. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 108 (01)
[7]   Constraining Dark Matter Models from a Combined Analysis of Milky Way Satellites with the Fermi Large Area Telescope [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
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. ;
Cameron, R. A. ;
Canadas, B. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
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)
[8]   Design concepts for the Cherenkov Telescope Array CTA: an advanced facility for ground-based high-energy gamma-ray astronomy [J].
Actis, M. ;
Agnetta, G. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. ;
Aleksic, J. ;
Aliu, E. ;
Allan, D. ;
Allekotte, I. ;
Antico, F. ;
Antonelli, L. A. ;
Antoranz, P. ;
Aravantinos, A. ;
Arlen, T. ;
Arnaldi, H. ;
Artmann, S. ;
Asano, K. ;
Asorey, H. ;
Baehr, J. ;
Bais, A. ;
Baixeras, C. ;
Bajtlik, S. ;
Balis, D. ;
Bamba, A. ;
Barbier, C. ;
Barcelo, M. ;
Barnacka, A. ;
Barnstedt, J. ;
de Almeida, U. Barres ;
Barrio, J. A. ;
Basso, S. ;
Bastieri, D. ;
Bauer, C. ;
Becerra, J. ;
Becherini, Y. ;
Bechtol, K. ;
Becker, J. ;
Beckmann, V. ;
Bednarek, W. ;
Behera, B. ;
Beilicke, M. ;
Belluso, M. ;
Benallou, M. ;
Benbow, W. ;
Berdugo, J. ;
Berger, K. ;
Bernardino, T. ;
Bernloehr, K. ;
Biland, A. ;
Billotta, S. ;
Bird, T. .
EXPERIMENTAL ASTRONOMY, 2011, 32 (03) :193-316
[9]   Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters [J].
Ade, P. A. R. ;
Aghanim, N. ;
Armitage-Caplan, C. ;
Arnaud, M. ;
Ashdown, M. ;
Atrio-Barandela, F. ;
Aumont, J. ;
Baccigalupi, C. ;
Banday, A. J. ;
Barreiro, R. B. ;
Bartlett, J. G. ;
Battaner, E. ;
Benabed, K. ;
Benoit, A. ;
Benoit-Levy, A. ;
Bernard, J. -P. ;
Bersanelli, M. ;
Bielewicz, P. ;
Bobin, J. ;
Bock, J. J. ;
Bonaldi, A. ;
Bond, J. R. ;
Borrill, J. ;
Bouchet, F. R. ;
Bridges, M. ;
Bucher, M. ;
Burigana, C. ;
Butler, R. C. ;
Calabrese, E. ;
Cappellini, B. ;
Cardoso, J. -F. ;
Catalano, A. ;
Challinor, A. ;
Chamballu, A. ;
Chary, R. -R. ;
Chen, X. ;
Chiang, H. C. ;
Chiang, L. -Y ;
Christensen, P. R. ;
Church, S. ;
Clements, D. L. ;
Colombi, S. ;
Colombo, L. P. L. ;
Couchot, F. ;
Coulais, A. ;
Crill, B. P. ;
Curto, A. ;
Cuttaia, F. ;
Danese, L. ;
Davies, R. D. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 571
[10]   PAMELA Results on the Cosmic-Ray Antiproton Flux from 60 MeV to 180 GeV in Kinetic Energy [J].
Adriani, O. ;
Barbarino, G. C. ;
Bazilevskaya, G. A. ;
Bellotti, R. ;
Boezio, M. ;
Bogomolov, E. A. ;
Bonechi, L. ;
Bongi, M. ;
Bonvicini, V. ;
Borisov, S. ;
Bottai, S. ;
Bruno, A. ;
Cafagna, F. ;
Campana, D. ;
Carbone, R. ;
Carlson, P. ;
Casolino, M. ;
Castellini, G. ;
Consiglio, L. ;
De Pascale, M. P. ;
De Santis, C. ;
De Simone, N. ;
Di Felice, V. ;
Galper, A. M. ;
Gillard, W. ;
Grishantseva, L. ;
Hofverberg, P. ;
Jerse, G. ;
Karelin, A. V. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Leonov, A. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Mayorov, A. G. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Mocchiutti, E. ;
Monaco, A. ;
Mori, N. ;
Nikonov, N. ;
Osteria, G. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Pizzolotto, C. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. ;
Rossetto, L. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 105 (12)