Search for Gamma-Ray Spectral Lines from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV toward the Galactic Center with MAGIC

Abe, H.; Bigongiari, C.; Teshima, M.; Dorner, D.; Martínez, I. Jiménez; Sahakyan, N.; Mazin, D.; MAGIC Collaboration; Kubo, H.; Elsaesser, D.; Ekoume, T. Njoh; Del Popolo, A.; Verguilov, V.; Puljak, I.; Persic, M.; Kobayashi, Y.; Truzzi, S.; Vazquez Acosta, M.; Nava, L.; Bonnoli, G.; Hahn, A.; Doro, M.; Iotov, R.; Carretero-Castrillo, M.; Temnikov, P.; Carosi, R.; Maneva, G.; Priyadarshi, C.; Font, L.; Miener, T.; Gasparyan, S.; Engels, A. Arbet; Mićanović, S.; D'Elia, V.; Jormanainen, J.; Bošnjak, Ž.; Depaoli, D.; Paneque, D.; Schmidt, K.; López-Oramas, A.; Saito, T.; Miranda, J. M.; Arcaro, C.; Schubert, J. L.; Hadasch, D.; Schleicher, B.; Prandini, E.; Mender, S.; Emery, G.; D'Amico, G.; Paoletti, R.; Busetto, G.; López-Moya, M.; Fruck, C.; Berti, A.; Mirzoyan, R.; Batković, I.; Pihet, M.; Sitarek, J.; Takahashi, M.; Imazawa, R.; Stamerra, A.; Vitale, V.; Fariña, L.; Giglietto, N.; Suda, Y.; Asano, K.; Kohri, K.; Tosti, L.; Lindfors, E.; Paiano, S.; Satalecka, K.; Nigro, C.; Oka, T.; Rugliancich, A.; Delfino, M.; Otero-Santos, J.; Hrupec, D.; Mannheim, K.; Di Pierro, F.; Lorini, A.; Antonelli, L. A.; Rhode, W.; Longo, F.; Besenrieder, J.; De Lotto, B.; Ishio, K.; Makariev, M.; Molina, E.; Schweizer, T.; Takeishi, R.; Ventura, S.; González, J. Becerra; Spolon, A.; Bhattacharyya, W.; Noda, K.; Bernardos, M.; Lombardi, S.; López-Coto, R.; Miceli, D.; Godinović, N.; Nishijima, K.; Tavecchio, F.; Paredes, J. M.; Artero, M.; Zarić, D.; Babić, A.; Di Venere, L.; Da Vela, P.; Majumdar, P.; Garczarczyk, M.; Aniello, T.; Contreras, J. L.; Leone, F.; de Almeida, U. Barres; Chilingarian, A.; Gaug, M.; de Oliveira Fraga, B. Machado; Palatiello, M.; Donini, A.; Strom, D.; Fallah Ramazani, V.; Moreno, V.; Mariotti, M.; Nakamori, T.; Loporchio, S.; Viale, I.; Yamamoto, T.; Abe, S.; van Scherpenberg, J.; Heckmann, L.; Mangano, S.; Ribó, M.; Baxter, J.; Strzys, M.; Dominis Prester, D.; Colombo, E.; Fattorini, A.; Bernardini, E.; Nievas Rosillo, M.; Hassan, T.; Terzić, T.; Righi, C.; Dazzi, F.; Sliusar, V.; Principe, G.; Blanch, O.; Martínez, M.; Nanci, C.; Lamastra, A.; De Angelis, A.; Delgado, J.; López, R. J. García; Vigorito, C. F.; Green, D.; Ansoldi, S.; Vovk, I.; Pavletić, L.; Hütten, M.; Schmuckermaier, F.; Tutone, A.; Strišković, J.; Chai, Y.; Hiroshima, N.; Bednarek, W.; Aguilar, A. Mas; Do Souto Espiñeira, E.; Neustroev, V.; Nilsson, K.; Burelli, I.; Mendez, C. Delgado; Rico, J.; Fukazawa, Y.; Kerszberg, D.; Biland, A.; Kushida, J.; Sakurai, S.; Inada, T.; Covino, S.; Paiva, J. G. Giesbrecht; Lelas, D.; Mondal, H. A.; Nozaki, S.; Ceribella, G.; Saturni, F. G.; Surić, T.; Cortina, J.; Cikota, S.; Ohtani, Y.; Morcuende, D.; Prada Moroni, P. G.; Terauchi, K.; Will, M.; Wunderlich, C.; Fukami, S.; Linhoff, L.; Herrera, J.; Mang, N.; Podobnik, F.; Menchiari, S.; Walter, R.; Baquero, A.; Manganaro, M.; Baack, D.; Giordano, F.; Barrio, J. A.; Green, J. G.; Moralejo, A.; Gliwny, P.; Sobczynska, D.; Lyard, E.; Acciari, V. A.; Ubach, S.

doi:10.1103/PhysRevLett.130.061002

TY  - JOUR
AU  - Abe, H.
AU  - Abe, S.
AU  - Acciari, V. A.
AU  - Aniello, T.
AU  - Ansoldi, S.
AU  - Antonelli, L. A.
AU  - Engels, A. Arbet
AU  - Arcaro, C.
AU  - Artero, M.
AU  - Asano, K.
AU  - Baack, D.
AU  - Babić, A.
AU  - Baquero, A.
AU  - de Almeida, U. Barres
AU  - Barrio, J. A.
AU  - Batković, I.
AU  - Baxter, J.
AU  - González, J. Becerra
AU  - Bednarek, W.
AU  - Bernardini, E.
AU  - Bernardos, M.
AU  - Berti, A.
AU  - Besenrieder, J.
AU  - Bhattacharyya, W.
AU  - Bigongiari, C.
AU  - Biland, A.
AU  - Blanch, O.
AU  - Bonnoli, G.
AU  - Bošnjak, Ž.
AU  - Burelli, I.
AU  - Busetto, G.
AU  - Carosi, R.
AU  - Carretero-Castrillo, M.
AU  - Ceribella, G.
AU  - Chai, Y.
AU  - Chilingarian, A.
AU  - Cikota, S.
AU  - Colombo, E.
AU  - Contreras, J. L.
AU  - Cortina, J.
AU  - Covino, S.
AU  - D'Amico, G.
AU  - D'Elia, V.
AU  - Da Vela, P.
AU  - Dazzi, F.
AU  - De Angelis, A.
AU  - De Lotto, B.
AU  - Del Popolo, A.
AU  - Delfino, M.
AU  - Delgado, J.
AU  - Mendez, C. Delgado
AU  - Depaoli, D.
AU  - Di Pierro, F.
AU  - Di Venere, L.
AU  - Do Souto Espiñeira, E.
AU  - Dominis Prester, D.
AU  - Donini, A.
AU  - Dorner, D.
AU  - Doro, M.
AU  - Elsaesser, D.
AU  - Emery, G.
AU  - Fallah Ramazani, V.
AU  - Fariña, L.
AU  - Fattorini, A.
AU  - Font, L.
AU  - Fruck, C.
AU  - Fukami, S.
AU  - Fukazawa, Y.
AU  - López, R. J. García
AU  - Garczarczyk, M.
AU  - Gasparyan, S.
AU  - Gaug, M.
AU  - Paiva, J. G. Giesbrecht
AU  - Giglietto, N.
AU  - Giordano, F.
AU  - Gliwny, P.
AU  - Godinović, N.
AU  - Green, J. G.
AU  - Green, D.
AU  - Hadasch, D.
AU  - Hahn, A.
AU  - Hassan, T.
AU  - Heckmann, L.
AU  - Herrera, J.
AU  - Hrupec, D.
AU  - Hütten, M.
AU  - Imazawa, R.
AU  - Inada, T.
AU  - Iotov, R.
AU  - Ishio, K.
AU  - Martínez, I. Jiménez
AU  - Jormanainen, J.
AU  - Kerszberg, D.
AU  - Kobayashi, Y.
AU  - Kubo, H.
AU  - Kushida, J.
AU  - Lamastra, A.
AU  - Lelas, D.
AU  - Leone, F.
AU  - Lindfors, E.
AU  - Linhoff, L.
AU  - Lombardi, S.
AU  - Longo, F.
AU  - López-Coto, R.
AU  - López-Moya, M.
AU  - López-Oramas, A.
AU  - Loporchio, S.
AU  - Lorini, A.
AU  - Lyard, E.
AU  - de Oliveira Fraga, B. Machado
AU  - Majumdar, P.
AU  - Makariev, M.
AU  - Maneva, G.
AU  - Mang, N.
AU  - Manganaro, M.
AU  - Mangano, S.
AU  - Mannheim, K.
AU  - Mariotti, M.
AU  - Martínez, M.
AU  - Aguilar, A. Mas
AU  - Mazin, D.
AU  - Menchiari, S.
AU  - Mender, S.
AU  - Mićanović, S.
AU  - Miceli, D.
AU  - Miener, T.
AU  - Miranda, J. M.
AU  - Mirzoyan, R.
AU  - Molina, E.
AU  - Mondal, H. A.
AU  - Moralejo, A.
AU  - Morcuende, D.
AU  - Moreno, V.
AU  - Nakamori, T.
AU  - Nanci, C.
AU  - Nava, L.
AU  - Neustroev, V.
AU  - Nievas Rosillo, M.
AU  - Nigro, C.
AU  - Nilsson, K.
AU  - Nishijima, K.
AU  - Ekoume, T. Njoh
AU  - Noda, K.
AU  - Nozaki, S.
AU  - Ohtani, Y.
AU  - Oka, T.
AU  - Otero-Santos, J.
AU  - Paiano, S.
AU  - Palatiello, M.
AU  - Paneque, D.
AU  - Paoletti, R.
AU  - Paredes, J. M.
AU  - Pavletić, L.
AU  - Persic, M.
AU  - Pihet, M.
AU  - Podobnik, F.
AU  - Prada Moroni, P. G.
AU  - Prandini, E.
AU  - Principe, G.
AU  - Priyadarshi, C.
AU  - Puljak, I.
AU  - Rhode, W.
AU  - Ribó, M.
AU  - Rico, J.
AU  - Righi, C.
AU  - Rugliancich, A.
AU  - Sahakyan, N.
AU  - Saito, T.
AU  - Sakurai, S.
AU  - Satalecka, K.
AU  - Saturni, F. G.
AU  - Schleicher, B.
AU  - Schmidt, K.
AU  - Schmuckermaier, F.
AU  - Schubert, J. L.
AU  - Schweizer, T.
AU  - Sitarek, J.
AU  - Sliusar, V.
AU  - Sobczynska, D.
AU  - Spolon, A.
AU  - Stamerra, A.
AU  - Strišković, J.
AU  - Strom, D.
AU  - Strzys, M.
AU  - Suda, Y.
AU  - Surić, T.
AU  - Takahashi, M.
AU  - Takeishi, R.
AU  - Tavecchio, F.
AU  - Temnikov, P.
AU  - Terauchi, K.
AU  - Terzić, T.
AU  - Teshima, M.
AU  - Tosti, L.
AU  - Truzzi, S.
AU  - Tutone, A.
AU  - Ubach, S.
AU  - van Scherpenberg, J.
AU  - Vazquez Acosta, M.
AU  - Ventura, S.
AU  - Verguilov, V.
AU  - Viale, I.
AU  - Vigorito, C. F.
AU  - Vitale, V.
AU  - Vovk, I.
AU  - Walter, R.
AU  - Will, M.
AU  - Wunderlich, C.
AU  - Yamamoto, T.
AU  - Zarić, D.
AU  - Hiroshima, N.
AU  - Kohri, K.
TI  - Search for Gamma-Ray Spectral Lines from Dark Matter Annihilation up to 100 TeV toward the Galactic Center with MAGIC
JO  - Physical review letters
VL  - 130
IS  - 6
SN  - 0031-9007
CY  - College Park, Md.
PB  - APS
M1  - PUBDB-2023-05032
M1  - arXiv:2212.10527
M1  - KEK-TH-2487
M1  - KEK-Cosmo-0307
SP  - 061002
PY  - 2023
N1  - Accepted in Phys. Rev. Lett., includes Supplemental materials. 9+4 pages, 3+3 figures, 3 tables. Corresponding authors: T. Inada, D. Kerszberg, M. Hütten
AB  - Linelike features in TeV γ rays constitute a “smoking gun” for TeV-scale particle dark matter and new physics. Probing the Galactic Center region with ground-based Cherenkov telescopes enables the search for TeV spectral features in immediate association with a dense dark matter reservoir at a sensitivity out of reach for satellite γ-ray detectors, and direct detection and collider experiments. We report on 223 hours of observations of the Galactic Center region with the MAGIC stereoscopic telescope system reaching γ-ray energies up to 100 TeV. We improved the sensitivity to spectral lines at high energies using large-zenith-angle observations and a novel background modeling method within a maximum-likelihood analysis in the energy domain. No linelike spectral feature is found in our analysis. Therefore, we constrain the cross section for dark matter annihilation into two photons to ⟨σv⟩≲5×10-28 cm3 s-1 at 1 TeV and ⟨σv⟩≲1×10-25 cm3 s-1 at 100 TeV, achieving the best limits to date for a dark matter mass above 20 TeV and a cuspy dark matter profile at the Galactic Center. Finally, we use the derived limits for both cuspy and cored dark matter profiles to constrain supersymmetric wino models.
KW  - dark matter: annihilation (INSPIRE)
KW  - energy: high (INSPIRE)
KW  - dark matter: mass (INSPIRE)
KW  - scale: TeV (INSPIRE)
KW  - up: annihilation (INSPIRE)
KW  - spectral (INSPIRE)
KW  - galaxy (INSPIRE)
KW  - MAGIC (INSPIRE)
KW  - sensitivity (INSPIRE)
KW  - satellite (INSPIRE)
KW  - direct detection (INSPIRE)
KW  - two-photon (INSPIRE)
KW  - background (INSPIRE)
KW  - new physics (INSPIRE)
KW  - Cherenkov counter (INSPIRE)
KW  - supersymmetry (INSPIRE)
KW  - gamma ray (INSPIRE)
LB  - PUB:(DE-HGF)16
C6  - 36827578
UR  - <Go to ISI:>//WOS:000981841700002
DO  - DOI:10.1103/PhysRevLett.130.061002
UR  - https://bib-pubdb1.desy.de/record/588908
ER  -

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