Skip to Main content Skip to Navigation
Journal articles

Search for $\gamma$-Ray Line Signals from Dark Matter Annihilations in the Inner Galactic Halo from 10 Years of Observations with H.E.S.S.

H. Abdallah A. Abramowski F. Aharonian F. Ait Benkhali E.O. Angüner M. Arakawa M. Arrieta 1 P. Aubert 2 M. Backes A. Balzer M. Barnard Y. Becherini J. Becker Tjus D. Berge S. Bernhard K. Bernlöhr R. Blackwell M. Böttcher C. Boisson 1 J. Bolmont 3 S. Bonnefoy P. Bordas J. Bregeon 4 F. Brun 5 P. Brun 6 M. Bryan M. Büchele T. Bulik M. Capasso S. Caroff 7 A. Carosi 2 J. Carr 8 S. Casanova M. Cerruti 3 N. Chakraborty R.C.G. Chaves 4 A. Chen J. Chevalier 2 S. Colafrancesco B. Condon 5 J. Conrad I.D. Davids J. Decock 6 C. Deil J. Devin 4 P. Dewilt L. Dirson A. Djannati-Ataï 9 W. Domainko A. Donath L.O'C. Drury K. Dutson J. Dyks T. Edwards K. Egberts P. Eger G. Emery 3 J.-P. Ernenwein 8 S. Eschbach C. Farnier S. Fegan 7 M.V. Fernandes A. Fiasson 2 G. Fontaine 7 A. Förster S. Funk M. Füssling S. Gabici 9 Y.A. Gallant 4 T. Garrigoux F. Gaté 2 G. Giavitto B. Giebels 7 D. Glawion J.F. Glicenstein 6 D. Gottschall M.-H. Grondin 5 J. Hahn M. Haupt J. Hawkes G. Heinzelmann G. Henri 10 G. Hermann J.A. Hinton W. Hofmann C. Hoischen T.L. Holch M. Holler D. Horns A. Ivascenko H. Iwasaki A. Jacholkowska 3 M. Jamrozy M. Janiak D. Jankowsky F. Jankowsky M. Jingo L. Jouvin 9 I. Jung-Richardt M.A. Kastendieck K. Katarzyński M. Katsuragawa U. Katz D. Kerszberg 3 D. Khangulyan B. Khélifi 9 J. King S. Klepser D. Klochkov W. Kluźniak Nu. Komin K. Kosack 6 S. Krakau M. Kraus P.P. Krüger H. Laffon 5 G. Lamanna 2 J. Lau J.-P. Lees 2 J. Lefaucheur 1 A. Lemière 9 M. Lemoine-Goumard 5 J.-P. Lenain 3 E. Leser R. Liu T. Lohse M. Lorentz 6 R. López-Coto I. Lypova D. Malyshev V. Marandon Alexandre Marcowith 4 C. Mariaud 7 R. Marx G. Maurin 2 N. Maxted M. Mayer P.J. Meintjes M. Meyer A.M.W. Mitchell R. Moderski M. Mohamed L. Mohrmann K. Morå E. Moulin 6 T. Murach S. Nakashima M. de Naurois 7 H. Ndiyavala F. Niederwanger J. Niemiec L. Oakes P. O'Brien H. Odaka S. Ohm M. Ostrowski I. Oya M. Padovani 4 M. Panter R.D. Parsons N.W. Pekeur G. Pelletier 10 C. Perennes 3 P.-O. Petrucci 10 B. Peyaud 6 Q. Piel 2 S. Pita 9 V. Poireau 2 H. Poon D. Prokhorov H. Prokoph G. Pühlhofer M. Punch 9 A. Quirrenbach S. Raab R. Rauth A. Reimer O. Reimer Matthieu Renaud 4 R. de Los Reyes F. Rieger L. Rinchiuso 6 C. Romoli G. Rowell B. Rudak C.B. Rulten 1 V. Sahakian S. Saito D.A. Sanchez 2 A. Santangelo M. Sasaki M. Schandri R. Schlickeiser F. Schüssler 6 A. Schulz U. Schwanke S. Schwemmer M. Seglar-Arroyo 6 M. Settimo 3 A.S. Seyffert N. Shafi I. Shilon K. Shiningayamwe R. Simoni H. Sol 1 F. Spanier M. Spir-Jacob 9 Ł. Stawarz R. Steenkamp C. Stegmann C. Steppa I. Sushch T. Takahashi J.-P. Tavernet 3 T. Tavernier 9 A.M. Taylor R. Terrier 9 L. Tibaldo D. Tiziani M. Tluczykont C. Trichard 8 M. Tsirou 4 N. Tsuji R. Tuffs Y. Uchiyama J. van Der Walt C. van Eldik C. van Rensburg B. van Soelen George Vasileiadis 4 J. Veh C. Venter A. Viana P. Vincent 3 J. Vink F. Voisin H.J. Völk T. Vuillaume 2 Z. Wadiasingh S.J. Wagner P. Wagner R.M. Wagner R. White A. Wierzcholska P. Willmann A. Wörnlein D. Wouters 6 R. Yang D. Zaborov 7 M. Zacharias R. Zanin A.A. Zdziarski A. Zech 1 F. Zefi 7 A. Ziegler J. Zorn N. Zywucka 
Abstract : Spectral lines are among the most powerful signatures for dark matter (DM) annihilation searches in very-high-energy γ rays. The central region of the Milky Way halo is one of the most promising targets given its large amount of DM and proximity to Earth. We report on a search for a monoenergetic spectral line from self-annihilations of DM particles in the energy range from 300 GeV to 70 TeV using a two-dimensional maximum likelihood method taking advantage of both the spectral and spatial features of the signal versus background. The analysis makes use of Galactic center observations accumulated over ten years (2004–2014) with the H.E.S.S. array of ground-based Cherenkov telescopes. No significant γ-ray excess above the background is found. We derive upper limits on the annihilation cross section ⟨σv⟩ for monoenergetic DM lines at the level of 4×10-28  cm3 s-1 at 1 TeV, assuming an Einasto DM profile for the Milky Way halo. For a DM mass of 1 TeV, they improve over the previous ones by a factor of 6. The present constraints are the strongest obtained so far for DM particles in the mass range 300 GeV–70 TeV. Ground-based γ-ray observations have reached sufficient sensitivity to explore relevant velocity-averaged cross sections for DM annihilation into two γ-ray photons at the level expected from the thermal relic density for TeV DM particles.
Document type :
Journal articles
Complete list of metadata

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01801921
Contributor : INSPIRE HEP Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Monday, May 28, 2018 - 6:19:31 PM
Last modification on : Tuesday, August 9, 2022 - 4:47:13 AM

Links full text

Identifiers

Citation

H. Abdallah, A. Abramowski, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E.O. Angüner, et al.. Search for $\gamma$-Ray Line Signals from Dark Matter Annihilations in the Inner Galactic Halo from 10 Years of Observations with H.E.S.S.. Phys.Rev.Lett., 2018, 120 (20), pp.201101. ⟨10.1103/PhysRevLett.120.201101⟩. ⟨hal-01801921⟩

Share

Metrics

Record views

265