Fermi LAT search for internal bremsstrahlung signatures from dark matter annihilation

被引：323

作者：

Bringmann, Torsten ^{[1
]}

Huang, Xiaoyuan ^{[2
]}

Ibarra, Alejandro ^{[3
]}

Vogl, Stefan ^{[3
]}

Weniger, Christoph ^{[4
]}

机构：

[1] Univ Hamburg, Inst Theoret Phys 2, DE-22761 Hamburg, Germany

[2] Chinese Acad Sci, Natl Astron Observ, Beijing, Peoples R China

[3] Tech Univ Munich, Phys Dept T30D, D-85748 Garching, Germany

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

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2012年 / 07期

关键词：

dark matter theory; dark matter experiments; gamma ray experiments; MISSING TRANSVERSE-MOMENTUM; LARGE-AREA TELESCOPE; NEUTRALINO ANNIHILATION; E(+)E(-) COLLISIONS; RADIATIVE PROCESSES; CONSTRAINT; DEGENERATE; PARTICLES; DETECTOR; DENSITY;

D O I：

10.1088/1475-7516/2012/07/054

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

A commonly encountered obstacle in indirect searches for galactic dark matter is how to disentangle possible signals from astrophysical backgrounds. Given that such signals are most likely subdominant, the search for pronounced spectral features plays a key role for indirect detection experiments; monochromatic gamma-ray lines or similar features related to internal bremsstrahlung, in particular, provide smoking gun signatures. We perform a dedicated search for the latter in the data taken by the Fermi gamma-ray space telescope during its first 43 months. To this end, we use a new adaptive procedure to select optimal target regions that takes into account both standard and contracted dark matter profiles. The behaviour of our statistical method is tested by a subsampling analysis of the full sky data and found to reproduce the theoretical expectations very well. The limits on the dark matter annihilation cross-section that we derive are stronger than what can be obtained from the observation of dwarf galaxies and, at least for the model considered here, collider searches. While these limits are still not quite strong enough to probe annihilation rates expected for thermally produced dark matter, future prospects to do so are very good. In fact, we already find a weak indication, with a significance of 3.1 sigma (4.3 sigma) when (not) taking into account the look-elsewhere effect, for an internal bremsstrahlung-like signal that would correspond to a dark matter mass of similar to 150GeV; the same signal is also well fitted by a gamma-ray line at around 130GeV. Although this would be a fascinating possibility, we caution that a much more dedicated analysis and additional data will be necessary to rule out or confirm this option.

引用

页数：30

共 103 条

[1] Search for squarks and gluinos using final states with jets and missing transverse momentum with the ATLAS detector in √s=7 TeV proton-proton collisions [J].

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

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 750 (01)

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

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Baldini, L. ;

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Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

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Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

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Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Canadas, B. ;

Caraveo, P. A. ;

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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. .

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