Search for Dark Matter Annihilation Signals from the Fornax Galaxy Cluster with H.E.S.S.

A. Abramowski; Fabio Acero; F. Aharonian; A. G. Akhperjanian; G. Anton; Agnès Balzer; A. Barnacka; U. Barres de Almeida; Y. Becherini; J. Becker; B. Behera; K. Bernlöhr; E. Birsin; J. Biteau; A. Bochow; C. Boisson; J. Bolmont; P. Bordas; J. Brucker; F. Brun; P. Brun; T. Bulik; I. Büsching; S. Carrigan; S. Casanova; M. Cerruti; P. M. Chadwick; A. Charbonnier; R. C. G. Chaves; A. Cheesebrough; A. C. Clapson; G. Coignet; G. Cologna; J. Conrad; M. Dalton; M. K. Daniel; I. D. Davids; B. Degrange; C. Deil; H. J. Dickinson; A. Djannati-Ataï; W. Domainko; L. O'C. Drury; G. Dubus; K. Dutson; J. Dyks; M. Dyrda; K. Egberts; P. Eger; P. Espigat; L. Fallon; C. Farnier; S. Fegan; F. Feinstein; M. V. Fernandes; A. Fiasson; G. Fontaine; A. Förster; M. Füssling; Y. A. Gallant; H. Gast; L. Gérard; D. Gerbig; B. Giebels; J. F. Glicenstein; B. Glück; P. Goret; D. Göring; S. Häffner; J. D. Hague; D. Hampf; M. Hauser; S. Heinz; G. Heinzelmann; G. Henri; G. Hermann; J. A. Hinton; A. Hoffmann; W. Hofmann; P. Hofverberg; M. Holler; D. Horns; A. Jacholkowska; O. C. de Jager; C. Jahn; M. Jamrozy; I. Jung; M. A. Kastendieck; K. Katarzyński; U. Katz; S. Kaufmann; D. Keogh; D. Khangulyan; B. Khélifi; D. Klochkov; W. Kluźniak; T. Kneiske; Nu. Komin; K. Kosack; R. Kossakowski; H. Laffon; G. Lamanna; D. Lennarz; T. Lohse; A. Lopatin; C. -C. Lu; V. Marandon; Alexandre Marcowith; Julien Masbou; D. Maurin; N. Maxted; M. Mayer; T. J. L. Mccomb; M. C. Medina; J. Méhault; R. Moderski; Emmanuel Moulin; C. L. Naumann; M. Naumann-Godo; M. de Naurois; D. Nedbal; D. Nekrassov; N. Nguyen; B. Nicholas; J. Niemiec; S. J. Nolan; S. Ohm; E. de Oña Wilhelmi; B. Opitz; M. Ostrowski; I. Oya; M. Panter; M. Paz Arribas; G. Pedaletti; G. Pelletier; P. -O. Petrucci; S. Pita; G. Pühlhofer; M. Punch; A. Quirrenbach; M. Raue; S. M. Rayner; A. Reimer; O. Reimer; Matthieu Renaud; R. de Los Reyes; F. Rieger; J. Ripken; L. Rob; S. Rosier-Lees; G. Rowell; B. Rudak; C. B. Rulten; J. Ruppel; V. Sahakian; D. A. Sanchez; A. Santangelo; R. Schlickeiser; F. M. Schöck; A. Schulz; U. Schwanke; S. Schwarzburg; S. Schwemmer; F. Sheidaei; J. L. Skilton; H. Sol; G. Spengler; Ł. Stawarz; R. Steenkamp; C. Stegmann; F. Stinzing; K. Stycz; I. Sushch; A. Szostek; J. -P. Tavernet; R. Terrier; M. Tluczykont; K. Valerius; C. van Eldik; George Vasileiadis; C. Venter; J. P. Vialle; A. Viana; P. Vincent; H. J. Völk; F. Volpe; S. Vorobiov; M. Vorster; S. J. Wagner; M. Ward; R. White; A. Wierzcholska; M. Zacharias; A. Zajczyk; A. A. Zdziarski; A. Zech; H. -S. Zechlin

doi:10.1088/0004-637X/750/2/123

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Search for Dark Matter Annihilation Signals from the Fornax Galaxy Cluster with H.E.S.S.

A. Abramowski, Fabio Acero, F. Aharonian, A. G. Akhperjanian, G. Anton, Agnès Balzer, A. Barnacka, U. Barres de Almeida, Y. Becherini, J. Becker, …

The Astrophysical Journal, Vol.750

2012

DOI: https://doi.org/10.1088/0004-637X/750/2/123

Résumé

The Fornax galaxy cluster was observed with the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) for a total live time of 14.5 hours, searching for very-high-energy (VHE, E>100 GeV) gamma-rays from dark matter (DM) annihilation. No significant signal was found in searches for point-like and extended emissions. Using several models of the DM density distribution, upper limits on the DM velocity-weighted annihilation cross-section as a function of the DM particle mass are derived. Constraints are derived for different DM particle models, such as those arising from Kaluza-Klein and supersymmetric models. Various annihilation final states are considered. Possible enhancements of the DM annihilation gamma-ray flux, due to DM substructures of the DM host halo, or from the Sommerfeld effect, are studied. Additional gamma-ray contributions from internal bremsstrahlung and inverse Compton radiation are also discussed. For a DM particle mass of 1 TeV, the exclusion limits at 95% of confidence level reach values of ~ 10^-23cm^3s^-1, depending on the DM particle model and halo properties. Additional contribution from DM substructures can improve the upper limits on <\sigma v> by more than two orders of magnitude. At masses around 4.5 TeV, the enhancement by substructures and the Sommerfeld resonance effect results in a velocity-weighted annihilation cross-section upper limit at the level of <\sigma v> ~ 10^-26cm^3s^-1.

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Détails

Titre: Search for Dark Matter Annihilation Signals from the Fornax Galaxy Cluster with H.E.S.S.
Créateurs - sans rôle: A. Abramowski - Universität Hamburg
Fabio Acero - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Aharonian - National Academy of Sciences of Armenia
A. G. Akhperjanian - National Academy of Sciences of Armenia
G. Anton - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Agnès Balzer - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A. Barnacka - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
U. Barres de Almeida - Durham University
Y. Becherini - École Polytechnique
J. Becker - Ruhr University Bochum
B. Behera - Heidelberg University
K. Bernlöhr - Max Planck Institute for Nuclear Physics
E. Birsin - Humboldt-Universität zu Berlin
J. Biteau - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Bochow - Max Planck Institute for Nuclear Physics
C. Boisson - Centre National de la Recherche Scientifique
J. Bolmont - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
P. Bordas - University of Tübingen
J. Brucker - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
F. Brun - Centre National de la Recherche Scientifique
P. Brun - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
T. Bulik - University of Warsaw
I. Büsching - North-West University
S. Carrigan - Max Planck Institute for Nuclear Physics
S. Casanova - Ruhr University Bochum
M. Cerruti - Délégation Paris 7
P. M. Chadwick - Durham University
A. Charbonnier - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
R. C. G. Chaves - Max Planck Institute for Nuclear Physics
A. Cheesebrough - Durham University
A. C. Clapson - Max Planck Institute for Nuclear Physics
G. Coignet - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Cologna - Heidelberg University
J. Conrad - KTH Royal Institute of Technology
M. Dalton - Humboldt-Universität zu Berlin
M. K. Daniel - Durham University
I. D. Davids - University of Namibia
B. Degrange - École Polytechnique
C. Deil - Max Planck Institute for Nuclear Physics
H. J. Dickinson - KTH Royal Institute of Technology
A. Djannati-Ataï - AstroParticule et Cosmologie
W. Domainko - Max Planck Institute for Nuclear Physics
L. O'C. Drury
G. Dubus - Université Joseph Fourier
K. Dutson - University of Leicester
J. Dyks - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
M. Dyrda - Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
K. Egberts - Universität Innsbruck
P. Eger - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
P. Espigat - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
L. Fallon - Dublin Institute For Advanced Studies
C. Farnier - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
S. Fegan - École Polytechnique
F. Feinstein - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
M. V. Fernandes - Universität Hamburg
A. Fiasson - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Fontaine - École Polytechnique
A. Förster - Max Planck Institute for Nuclear Physics
M. Füssling
Y. A. Gallant - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
H. Gast - Max Planck Institute for Nuclear Physics
L. Gérard - Université Paris Cité
D. Gerbig - Ruhr University Bochum
B. Giebels - Laboratoire Leprince-Ringuet
J. F. Glicenstein - CEA Paris-Saclay
B. Glück - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
P. Goret - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
D. Göring - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Häffner - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J. D. Hague - Max Planck Institute for Nuclear Physics
D. Hampf - Universität Hamburg
M. Hauser - Heidelberg University
S. Heinz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Heinzelmann - Universität Hamburg
G. Henri - Centre National de la Recherche Scientifique
G. Hermann - Max Planck Institute for Nuclear Physics
J. A. Hinton - University of Leicester
A. Hoffmann - University of Tübingen
W. Hofmann - Max Planck Institute for Nuclear Physics
P. Hofverberg - Max Planck Institute for Nuclear Physics
M. Holler - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
D. Horns - Universität Hamburg
A. Jacholkowska
O. C. de Jager - North-West University
C. Jahn - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. Jamrozy - Jagiellonian University
I. Jung - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. A. Kastendieck - Universität Hamburg
K. Katarzyński - Nicolaus Copernicus University
U. Katz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Kaufmann - Heidelberg University
D. Keogh - Durham University
D. Khangulyan - Max Planck Institute for Nuclear Physics
B. Khélifi - Laboratoire Leprince-Ringuet
D. Klochkov - University of Tübingen
W. Kluźniak - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
T. Kneiske - Universität Hamburg
Nu. Komin - Centre National de la Recherche Scientifique
K. Kosack - Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
R. Kossakowski - Centre National de la Recherche Scientifique
H. Laffon - Laboratoire Leprince-Ringuet
G. Lamanna - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
D. Lennarz
T. Lohse
A. Lopatin
C. -C. Lu
V. Marandon - AstroParticule et Cosmologie
Alexandre Marcowith - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Julien Masbou - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
D. Maurin
N. Maxted
M. Mayer
T. J. L. Mccomb
M. C. Medina - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
J. Méhault - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
R. Moderski
Emmanuel Moulin - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
C. L. Naumann
M. Naumann-Godo - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
M. de Naurois - Laboratoire Leprince-Ringuet
D. Nedbal
D. Nekrassov
N. Nguyen
B. Nicholas
J. Niemiec
S. J. Nolan
S. Ohm
E. de Oña Wilhelmi
B. Opitz
M. Ostrowski
I. Oya
M. Panter
M. Paz Arribas
G. Pedaletti
G. Pelletier
P. -O. Petrucci
S. Pita - AstroParticule et Cosmologie
G. Pühlhofer
M. Punch - AstroParticule et Cosmologie
A. Quirrenbach
M. Raue
S. M. Rayner
A. Reimer
O. Reimer
Matthieu Renaud - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
R. de Los Reyes
F. Rieger
J. Ripken
L. Rob
S. Rosier-Lees - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Rowell
B. Rudak
C. B. Rulten
J. Ruppel
V. Sahakian
D. A. Sanchez
A. Santangelo
R. Schlickeiser
F. M. Schöck
A. Schulz
U. Schwanke
S. Schwarzburg
S. Schwemmer
F. Sheidaei - AstroParticule et Cosmologie
J. L. Skilton
H. Sol - Laboratoire Univers et Théories
G. Spengler
Ł. Stawarz
R. Steenkamp
C. Stegmann
F. Stinzing
K. Stycz
I. Sushch
A. Szostek
J. -P. Tavernet
R. Terrier - AstroParticule et Cosmologie
M. Tluczykont
K. Valerius
C. van Eldik
George Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
C. Venter
J. P. Vialle - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Viana - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
P. Vincent
H. J. Völk
F. Volpe
S. Vorobiov - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
M. Vorster
S. J. Wagner
M. Ward
R. White
A. Wierzcholska
M. Zacharias
A. Zajczyk
A. A. Zdziarski
A. Zech - Laboratoire Univers et Théories
H. -S. Zechlin
Détails de publication: The Astrophysical Journal, Vol.750
Identifiants: 99160948709311
Unité académique: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Langue: English
Type de ressource: Journal article
Champs locaux: in2p3-00679476