Constraining dark matter lifetime with a deep gamma-ray survey of the Perseus galaxy cluster with MAGIC

被引:32
作者
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Di Pierro, F. [38 ]
Do Souto Espinera, E. [20 ]
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Prester, D. Dominis [10 ,11 ,12 ,13 ,14 ]
Dorner, D. [25 ]
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Ramazani, V. Fallah [26 ,27 ,28 ]
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机构
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[2] Univ La Laguna, Dept Astrofis, E-38206 Tenerife, Spain
[3] Univ Udine, I-33100 Udine, Italy
[4] INFN Trieste, I-33100 Udine, Italy
[5] Natl Inst Astrophys INAF, I-00136 Rome, Italy
[6] Swiss Fed Inst Technol, CH-8093 Zurich, Switzerland
[7] Univ Padua, I-35131 Padua, Italy
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[9] Tech Univ Dortmund, D-44221 Dortmund, Germany
[10] Univ Rijeka, Croatian MAGIC Consortium, Rijeka 51000, Croatia
[11] Univ Split, FESB, Split 21000, Croatia
[12] Univ Zagreb, FER, Zagreb 10000, Croatia
[13] Univ Osijek, Osijek 31000, Croatia
[14] Rudjer Boskovic Inst, Zagreb 10000, Croatia
[15] Saha Inst Nucl Phys, HBNI, 1-AF Bidhannagar,Salt Lake,Sect 1, Kolkata 700064, India
[16] Max Planck Inst Phys & Astrophys, D-80805 Munich, Germany
[17] Univ Complutense, Unidad Particulas & Cosmol UPARCOS, E-28040 Madrid, Spain
[18] Univ Lodz, Dept Astrophys, PL-90236 Lodz, Poland
[19] Deutsch Elekt Synchrotron DESY, D-15738 Zeuthen, Germany
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[21] Univ Siena, I-53100 Siena, Italy
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[26] Univ Turku, Tuorla Observ, Finnish MAGIC Consortium, Vaisalantie 20, FI-21500 Pukkio, Finland
[27] Univ Turku, Finnish Ctr Astron ESO FINCA, Vaisalantie 20, FI-21500 Pukkio, Finland
[28] Univ Oulu, Astron Div, FIN-90014 Oulu, Finland
[29] Univ Autonoma Barcelona, Dept Fis, E-08193 Barcelona, Spain
[30] Univ Autonoma Barcelona, CERES, IEEC, E-08193 Barcelona, Spain
[31] UB, IEEC, ICCUB, E-08028 Barcelona, Spain
[32] Univ Tokyo, Japanese MAGIC Consortium, ICRR, Chiba 2778582, Japan
[33] Kyoto Univ, Dept Phys, Kyoto 6068502, Japan
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[35] RIKEN, Saitama 3510198, Japan
[36] Bulgarian Acad Sci, Inst Nucl Res & Nucl Energy, BG-1784 Sofia, Bulgaria
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[40] Univ Trieste, Dipartimento Fis, I-34127 Trieste, Italy
[41] PIC, E-08193 Bellaterra, Barcelona, Spain
[42] Univ Bologna, INAF Trieste, Bologna, Italy
[43] Univ Bologna, Dept Phys & Astron, Bologna, Italy
关键词
Decaying dark matter; Cluster of galaxies; Indirect searches; Imaging air Cherenkov telescopes; Perseus; MAJOR UPGRADE; COSMIC-RAYS; PERFORMANCE; TELESCOPES; EMISSION; SPECTRUM; MODELS; LIMITS;
D O I
10.1016/j.dark.2018.08.002
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Clusters of galaxies are the largest known gravitationally bound structures in the Universe, with masses around 10(15)M circle dot, most of it in the form of dark matter. The ground-based Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope MAGIC made a deep survey of the Perseus cluster of galaxies using almost 400 h of data recorded between 2009 and 2017. This is the deepest observational campaign so far on a cluster of galaxies in the very high energy range. We search for gamma-ray signals from dark matter particles in the mass range between 200 GeV and 200 TeV decaying into standard model pairs. We apply an analysis optimized for the spectral and morphological features expected from dark matter decays and find no evidence of decaying dark matter. From this, we conclude that dark matter particles have a decay lifetime longer than similar to 10(26) s in all considered channels. Our results improve previous lower limits found by MAGIC and represent the strongest limits on decaying dark matter particles from ground-based gamma-ray instruments. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
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