Searches for gamma-ray lines and pure WIMP spectra from Dark Matter annihilations in dwarf galaxies with H.E.S.S

Abdalla, H.; Lau, J.; Kraus, M.; White, R.; Hinton, J. A.; Boisson, C.; Vincent, P.; Carosi, A.; Seglar-Arroyo, M.; Rowell, G.; Moulin, E.; Völk, H. J.; Trichard, C.; Khélifi, B.; Arakawa, M.; Gottschall, D.; Rieger, F.; Reimer, A.; Mariaud, C.; Ruiz-Velasco, E.; Shafi, N.; Chakraborty, N.; Seyffert, A. S.; Devin, J.; Simoni, R.; Dirson, L.; Marx, R.; Jouvin, L.; Bolmont, J.; Schwemmer, S.; Berge, D.; Armand, C.; Lohse, T.; Blackwell, R.; Cirelli, M.; Schwanke, U.; Grondin, M.-H.; Arcaro, C.; Meintjes, P. J.; Rauth, R.; Stegmann, C.; Ndiyavala, H.; Steppa, C.; Bonnefoy, S.; O'Brien, P.; Marandon, V.; Sanchez, D. A.; Bulik, T.; Jung-Richardt, I.; Zefi, F.; Takahashi, T.; Emery, G.; Davids, I. D.; Bryan, M.; Drury, L. O'C.; Backes, M.; Uchiyama, Y.; Aharonian, F.; Heinzelmann, G.; Tluczykont, M.; Giavitto, G.; Zanin, R.; Peyaud, B.; Hofmann, W.; Shiningayamwe, K.; Zdziarski, A. A.; Vasileiadis, G.; Deil, C.; Glawion, D.; Tavernier, T.; Lemoine-Goumard, M.; Spanier, F.; Prokhorov, D. A.; Poireau, V.; Angüner, E. O.; Becker Tjus, J.; Haupt, M.; Santangelo, A.; Wagner, S. J.; Spir-Jacob, M.; Henri, G.; Egberts, K.; Bernlöhr, K.; Tavernet, J.-P.; Bregeon, J.; Vuillaume, T.; Padovani, M.; Hahn, J.; Sinha, A.; Rudak, B.; Romoli, C.; Katarzyński, K.; Saito, S.; Böttcher, M.; Jankowsky, D.; Ziegler, A.; Vink, J.; Nakashima, S.; Tsuji, N.; Büchele, M.; Gallant, Y. A.; Taoso, M.; Marcowith, A.; Eschbach, S.; Reimer, O.; Holch, T. L.; Quirrenbach, A.; Yang, R.; Fontaine, G.; Sol, H.; Jacholkowska, A.; Tsirou, M.; Silk, J.; Lefaucheur, J.; Leser, E.; Caroff, S.; Veh, J.; H. E. S. S. Collaboration; Sala, F.; Funk, S.; Pita, S.; Katz, U.; Petrucci, P.-O.; Lamanna, G.; Voisin, F.; Arrieta, M.; Steenkamp, R.; Kluźniak, W.; Bordas, P.; Odaka, H.; Dmytriiev, A.; Tiziani, D.; Zaborov, D.; Taylor, A. M.; Lemière, A.; de Naurois, M.; van Soelen, B.; Parsons, R. D.; Krakau, S.; Krüger, P. P.; Hermann, G.; Moderski, R.; Gaté, F.; Khangulyan, D.; Venter, C.; Chen, A.; Doroshenko, V.; Mitchell, A. M. W.; Schlickeiser, R.; Casanova, S.; Terrier, R.; Mohamed, M.; Panci, P.; Murach, T.; Fegan, S.; Tibaldo, L.; Niederwanger, F.; Holler, M.; Klepser, S.; Wadiasingh, Z.; Punch, M.; Niemiec, J.; Dyks, J.; Ostrowski, M.; Martí-Devesa, G.; Brun, P.; Sasaki, M.; Barnard, M.; Brun, F.; Shilon, I.; Fiasson, A.; Komin, Nu.; Wagner, R. M.; van der Walt, D. J.; Iwasaki, H.; Zorn, J.; Chandra, S.; Bernhard, S.; Zech, A.; Stawarz, L.; Jamrozy, M.; van Eldik, C.; Maurin, G.; Katsuragawa, M.; Perennes, C.; Pühlhofer, G.; Jankowsky, F.; Piel, Q.; Colafrancesco, S.; Mohrmann, L.; Malyshev, D.; Kerszberg, D.; Horns, D.; Tuffs, R.; Schulz, Anneli; Rinchiuso, L.; Lorentz, M.; Donath, A.; Ait Benkhali, F.; Ernenwein, J.-P.; Füßling, M.; Lenain, J.-P.; Bylund, T.; Kosack, K.; Huber, D.; Capasso, M.; López-Coto, R.; Oya, I.; Wierzcholska, A.; Becherini, Y.; Oakes, L.; Priyana Noel, A.; Gabici, S.; Glicenstein, J. F.; King, J.; Chaves, R. C. G.; Specovius, A.; Kastendieck, M. A.; Cerruti, M.; Senniappan, M.; Schüssler, F.; Prokoph, H.; van Rensburg, C.; Renaud, M.; Raab, S.; Żywucka, N.; Zacharias, M.; Ohm, S.; Sahakian, V.; deWilt, P.; Lypova, I.; Djannati-Atai, A.; Condon, B.; Hoischen, C.; Panter, M.; Viana, A.

Preprint

PUBDB-2018-03794

Searches for gamma-ray lines and pure WIMP spectra from Dark Matter annihilations in dwarf galaxies with H.E.S.S

Abdalla, H. ; Aharonian, F. ; Ait Benkhali, F. ; Angüner, E. O. ; Arakawa, M. ; Arcaro, C. ; Armand, C. ; Arrieta, M. ; Backes, M. ; Barnard, M. ; Becherini, Y. ; Becker Tjus, J. ; Berge, D. ; Bernhard, S. ; Bernlöhr, K. ; Blackwell, R. ; Böttcher, M. ; Boisson, C. ; Bolmont, J. ; Bonnefoy, S.DESY* ; Bordas, P. ; Bregeon, J. ; Brun, F. ; Brun, P. ; Bryan, M. ; Büchele, M. ; Bulik, T. ; Bylund, T. ; Capasso, M. ; Caroff, S. ; Carosi, A. ; Casanova, S. ; Cerruti, M. ; Chakraborty, N. ; Chandra, S. ; Chaves, R. C. G. ; Chen, A. ; Cirelli, M. ; Colafrancesco, S. ; Condon, B. ; Davids, I. D. ; Deil, C. ; Devin, J. ; deWilt, P. ; Dirson, L. ; Djannati-Atai, A. ; Dmytriiev, A. ; Donath, A. ; Doroshenko, V. ; Drury, L. O. ; Dyks, J. ; Egberts, K. ; Emery, G. ; Ernenwein, J.-P. ; Eschbach, S. ; Fegan, S. ; Fiasson, A. ; Fontaine, G. ; Funk, S. ; Füßling, M.Extern* ; Gabici, S. ; Gallant, Y. A. ; Gaté, F. ; Giavitto, G.DESY* ; Glawion, D. ; Glicenstein, J. F. ; Gottschall, D. ; Grondin, M.-H. ; Hahn, J. ; Haupt, M.DESY* ; Heinzelmann, G. ; Henri, G. ; Hermann, G. ; Hinton, J. A. ; Hofmann, W. ; Hoischen, C. ; Holch, T. L. ; Holler, M. ; Horns, D. ; Huber, D. ; Iwasaki, H. ; Jacholkowska, A. ; Jamrozy, M. ; Jankowsky, D. ; Jankowsky, F. ; Jouvin, L. ; Jung-Richardt, I. ; Kastendieck, M. A. ; Katarzyński, K. ; Katsuragawa, M. ; Katz, U. ; Kerszberg, D. ; Khangulyan, D. ; Khélifi, B. ; King, J. ; Klepser, S.DESY* ; Kluźniak, W. ; Komin, N. ; Kosack, K. ; Krakau, S. ; Kraus, M. ; Krüger, P. P. ; Lamanna, G. ; Lau, J. ; Lefaucheur, J. ; Lemière, A. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J.-P. ; Leser, E. ; Lohse, T. ; Lorentz, M. ; López-Coto, R. ; Lypova, I.DESY* ; Malyshev, D. ; Marandon, V. ; Marcowith, A. ; Mariaud, C. ; Martí-Devesa, G. ; Marx, R. ; Maurin, G. ; Meintjes, P. J. ; Mitchell, A. M. W. ; Moderski, R. ; Mohamed, M. ; Mohrmann, L. ; Moulin, E. ; Murach, T.DESY* ; Nakashima, S. ; de Naurois, M. ; Ndiyavala, H. ; Niederwanger, F. ; Niemiec, J. ; Oakes, L. ; O'Brien, P. ; Odaka, H. ; Ohm, S.DESY* ; Ostrowski, M. ; Oya, I.DESY* ; Padovani, M. ; Panci, P. ; Panter, M. ; Parsons, R. D. ; Perennes, C. ; Petrucci, P.-O. ; Peyaud, B. ; Piel, Q. ; Pita, S. ; Poireau, V. ; Priyana Noel, A. ; Prokhorov, D. A. ; Prokoph, H.DESY* ; Pühlhofer, G. ; Punch, M. ; Quirrenbach, A. ; Raab, S. ; Rauth, R. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Renaud, M. ; Rieger, F. ; Rinchiuso, L. ; Romoli, C. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Ruiz-Velasco, E. ; Sahakian, V. ; Saito, S. ; Sala, F.DESY* ; Sanchez, D. A. ; Santangelo, A. ; Sasaki, M. ; Schlickeiser, R. ; Schüssler, F. ; Schulz, A.DESY* ; Schwanke, U. ; Schwemmer, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Senniappan, M. ; Seyffert, A. S. ; Shafi, N. ; Shilon, I. ; Shiningayamwe, K. ; Silk, J. ; Simoni, R. ; Sinha, A. ; Sol, H. ; Spanier, F. ; Specovius, A. ; Spir-Jacob, M. ; Stawarz, L. ; Steenkamp, R. ; Stegmann, C. ; Steppa, C. ; Takahashi, T. ; Taoso, M. ; Tavernet, J.-P. ; Tavernier, T. ; Taylor, A. M.DESY* ; Terrier, R. ; Tibaldo, L. ; Tiziani, D. ; Tluczykont, M. ; Trichard, C. ; Tsirou, M. ; Tsuji, N. ; Tuffs, R. ; Uchiyama, Y. ; van der Walt, D. J. ; van Eldik, C. ; van Rensburg, C. ; van Soelen, B. ; Vasileiadis, G. ; Veh, J. ; Venter, C. ; Viana, A. (Corresponding author) ; Vincent, P. ; Vink, J. ; Voisin, F. ; Völk, H. J. ; Vuillaume, T. ; Wadiasingh, Z. ; Wagner, S. J. ; Wagner, R. M. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Yang, R. ; Zaborov, D. ; Zacharias, M. ; Zanin, R. ; Zdziarski, A. A. ; Zech, A. ; Zefi, F. ; Ziegler, A. ; Zorn, J. ; Żywucka, N. ; H. E. S. S. Collaboration (Collaboration author)

2018

[10.3204/PUBDB-2018-03794]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.3204/PUBDB-2018-03794

Report No.: CERN-TH-2018-201; DESY-18-157; arXiv:1810.00995

Abstract: Dwarf spheroidal galaxies are among the most promising targets for detecting signals of Dark Matter (DM) annihilations. The H.E.S.S. experiment has observed five of these systems for a total of about 130 hours. The data are re-analyzed here, and, in the absence of any detected signals, are interpreted in terms of limits on the DM annihilation cross section. Two scenarios are considered: i) DM annihilation into mono-energetic gamma-rays and ii) DM in the form of pure WIMP multiplets that, annihilating into all electroweak bosons, produce a distinctive gamma-ray spectral shape with a high-energy peak at the DM mass and a lower-energy continuum. For case i), upper limits at 95\% confidence level of about $\langle \sigma v \rangle \lesssim 3 \times 10^{-25}$ cm$^3$ s$^{-1}$ are obtained in the mass range of 400 GeV to 1 TeV. For case ii), the full spectral shape of the models is used and several excluded regions are identified, but the thermal masses of the candidates are not robustly ruled out.

Keyword(s): dark matter: annihilation ; dark matter: mass ; cross section: annihilation ; mass: thermal ; gamma ray ; spectral ; galaxy ; WIMP ; electroweak interaction ; multiplet ; HESS