Dissecting the gamma-ray background in search of dark matter

被引:32
作者
Cholis, Ilias [1 ]
Hooper, Dan [1 ,2 ]
McDermott, Samuel D. [1 ,3 ]
机构
[1] Fermilab Natl Accelerator Lab, Ctr Particle Astrophys, Batavia, IL 60510 USA
[2] Univ Chicago, Dept Astron & Astrophys, Chicago, IL 60637 USA
[3] Univ Michigan, Michigan Ctr Theoret Phys, Ann Arbor, MI 48105 USA
基金
美国国家科学基金会;
关键词
dark matter theory; gamma ray theory; LARGE-AREA TELESCOPE; STARBURST GALAXIES M82; LUMINOSITY FUNCTION; X-RAY; ANNIHILATION; EMISSION; CLUSTERS; DENSITY; BLAZARS; CONSTRAINTS;
D O I
10.1088/1475-7516/2014/02/014
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Several classes of astrophysical sources contribute to the approximately isotropic gamma-ray background measured by the Fermi Gamma-Ray Space Telescope. In this paper, we use Fermi's catalog of gamma-ray sources (along with corresponding source catalogs at infrared and radio wavelengths) to build and constrain a model for the contributions to the extragalactic gamma-ray background from astrophysical sources, including radio galaxies, star-forming galaxies, and blazars. We then combine our model with Fermi's measurement of the gamma-ray background to derive constraints on the dark matter annihilation cross section, including contributions from both extragalactic and galactic halos and subhalos. The resulting constraints are competitive with the strongest current constraints from the Galactic Center and dwarf spheroidal galaxies. As Fermi continues to measure the gamma-ray emission from a greater number of astrophysical sources, it will become possible to more tightly constrain the astrophysical contributions to the extragalactic gamma-ray background. We project that with 10 years of data, Fermi's measurement of this background combined with the improved constraints on the astrophysical source contributions will yield a sensitivity to dark matter annihilations that exceeds the strongest current constraints by a factor of similar to 5-10.
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页数:25
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