Search for gamma-ray spectral lines with the DArk Matter Particle Explorer

被引：27

作者：

Liang, Yun-Feng ^{[1
]}

机构：

[1] Guangxi Univ, Dept Phys, Lab Relativist Astrophys, Nanning 530004, Peoples R China

来源：

SCIENCE BULLETIN | 2022年 / 67卷 / 07期

基金：

中国国家自然科学基金; 瑞士国家科学基金会;

关键词：

DAMPE; Dark matter; Gamma-ray; Line-like structure; ANNIHILATION;

D O I：

10.1016/j.scib.2021.12.015

中图分类号：

O [数理科学和化学]; P [天文学、地球科学]; Q [生物科学]; N [自然科学总论];

学科分类号：

07 ; 0710 ; 09 ;

摘要：

The DArk Matter Particle Explorer (DAMPE) is well suitable for searching for monochromatic and sharp gamma-ray structures in the GeV-TeV range thanks to its unprecedented high energy resolution. In this work, we search for gamma-ray line structures using five years of DAMPE data. To improve the sensitivity, we develop two types of dedicated data sets (including the BgoOnly data which is the first time to be used in the data analysis for the calorimeter-based gamma-ray observatories) and adopt the signal-to-noise ratio optimized regions of interest (ROIs) for different DM density profiles. No line signals or candidates are found between 10 and 300 GeV in the Galaxy. The constraints on the velocity-averaged cross section for chi chi -> gamma gamma and the decay lifetime for chi -> gamma nu, both at 95% confidence level, have been calculated and the systematic uncertainties have been taken into account. Comparing to the previous Fermi-LAT results, though DAMPE has an acceptance smaller by a factor of similar to 10, similar constraints on the DM parameters are achieved and below 100 GeV the lower limits on the decay lifetime are even stronger by a factor of a few. Our results demonstrate the potential of high-energy-resolution observations on dark matter detection. (C) 2021 Science China Press. Published by Elsevier B.V. and Science China Press. All rights reserved.

引用

页码：679 / 684

页数：6

共 55 条

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

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. ;

Fegan, S. J. ;

Focke, W. B. ;

Fortin, P. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (09)

[2] Updated search for spectral lines from Galactic dark matter interactions with pass 8 data from the Fermi Large Area Telescope [J].

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Albert, A. ;

Anderson, B. ;

Atwood, W. B. ;

Baldini, L. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bellazzini, R. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonino, R. ;

Bottacini, E. ;

Brandt, T. J. ;

Bregeon, J. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caputo, R. ;

Caragiulo, M. ;

Caraveo, P. A. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Chiang, J. ;

Chiaro, G. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

Cuoco, A. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Desiante, R. ;

Digel, S. W. ;

Di Venere, L. ;

Drell, P. S. ;

Drlica-Wagner, A. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Franckowiak, A. ;

Fukazawa, Y. ;

Funk, S. ;

Fusco, P. ;

Gargano, F. .

PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (12)

[3] THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE ON ORBIT: EVENT CLASSIFICATION, INSTRUMENT RESPONSE FUNCTIONS, AND CALIBRATION [J].

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Albert, A. ;

Allafort, A. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogart, J. R. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bottacini, E. ;

Bouvier, A. ;

Brandt, T. J. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Celik, O. ;

Charles, E. ;

Chaves, R. C. G. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Conrad, J. ;

Corbet, R. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

Davis, D. S. ;

de Angelis, A. ;

DeKlotz, M. ;

de Palma, F. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2012, 203 (01)

[4] 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)

[5] Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters [J].

Aghanim, N. ;

Akrami, Y. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Ballardini, M. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartolo, N. ;

Basak, S. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Carron, J. ;

Challinor, A. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Contreras, D. ;

Crill, B. P. ;

Cuttaia, F. ;

de Bernardis, P. ;

de Zotti, G. ;

Delabrouille, J. ;

Delouis, J. -M. ;

Di Valentino, E. ;

Diego, J. M. ;

Dore, O. ;

Douspis, M. ;

Ducout, A. ;

Dupac, X. ;

Dusini, S. ;

Efstathiou, G. ;

Elsner, F. ;

Ensslin, T. A. ;

Eriksen, H. K. ;

Fantaye, Y. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641

[6] Search for 100 MeV to 10 GeV γ-ray lines in the Fermi-LAT data and implications for gravitino dark matter in the μνSSM [J].

Albert, Andrea ;

Gomez-Vargas, German A. ;

Grefe, Michael ;

Munoz, Carlos ;

Weniger, Christoph ;

Bloom, Elliott D. ;

Charles, Eric ;

Mazziotta, Mario N. ;

Morselli, Aldo .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2014, (10)

[7] The on-orbit calibration of DArk Matter Particle Explorer [J].

Ambrosi, G. ;

An, Q. ;

Asfandiyarov, R. ;

Azzarello, P. ;

Bernardini, P. ;

Cai, M. S. ;

Caragiulo, M. ;

Chang, J. ;

Chen, D. Y. ;

Chen, H. F. ;

Chen, J. L. ;

Chen, W. ;

Cui, M. Y. ;

Cui, T. S. ;

Dai, H. T. ;

D'Amone, A. ;

De Benedittis, A. ;

De Mitri, I. ;

Ding, M. ;

Di Santo, M. ;

Dong, J. N. ;

Dong, T. K. ;

Dong, Y. F. ;

Dong, Z. X. ;

Droz, D. ;

Duan, K. K. ;

Duan, J. L. ;

D'Urso, D. ;

Fan, R. R. ;

Fan, Y. Z. ;

Fang, F. ;

Feng, C. Q. ;

Feng, L. ;

Fusco, P. ;

Gallo, V. ;

Gan, F. J. ;

Gao, M. ;

Gao, S. S. ;

Gargano, F. ;

Garrappa, S. ;

Gong, K. ;

Gong, Y. Z. ;

Guo, J. H. ;

Hu, Y. M. ;

Huang, G. S. ;

Huang, Y. Y. ;

Ionica, M. ;

Jiang, D. ;

Jiang, W. ;

Jin, X. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2019, 106 :18-34

[8] Search for gamma-ray lines towards galaxy clusters with the Fermi-LAT [J].

Anderson, B. ;

Zimmer, S. ;

Conrad, J. ;

Gustafsson, M. ;

Sanchez-Conde, M. ;

Caputo, R. .

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2016, (02)

[9]

[Anonymous], 2013, PHYS REV D

[10] THE LARGE AREA TELESCOPE ON THE FERMI GAMMA-RAY SPACE TELESCOPE MISSION [J].

Atwood, W. B. ;

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Althouse, W. ;

Anderson, B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Band, D. L. ;

Barbiellini, G. ;

Bartelt, J. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bederede, D. ;

Bellardi, F. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bignami, G. F. ;

Bisello, D. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogart, J. R. ;

Bonamente, E. ;

Bonnell, J. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Busetto, G. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Carius, S. ;

Carlson, P. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Ceccanti, M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Chipaux, R. ;

Cillis, A. N. ;

Ciprini, S. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 697 (02) :1071-1102

← 1 2 3 4 5 6 →