Constraints on the Galactic Halo Dark Matter from Fermi-LAT Diffuse Measurements
Markus Ackermann
,
Marco Ajello
,
W. B. Atwood
,
Luca Baldini
,
Guido Barbiellini
,
D. Bastieri
,
K. Bechtol
,
R. Bellazzini
,
R. D. Blandford
,
E. D. Bloom
,
E. Bonamente
,
A. W. Borgland
,
E. Bottacini
,
T. J. Brandt
(1)
,
J. Bregeon
,
M. Brigida
,
Pascal Bruel
(2)
,
R. Buehler
,
S. Buson
,
G. A. Caliandro
,
R. A. Cameron
,
P. A. Caraveo
,
J. M. Casandjian
(3)
,
C. Cecchi
,
E. Charles
,
A. Chekhtman
,
J. Chiang
,
S. Ciprini
,
R. Claus
,
J. Cohen-Tanugi
(4)
,
J. Conrad
,
A. Cuoco
,
S. Cutini
,
F. d'Ammando
,
A. de Angelis
,
F. de Palma
,
C. D. Dermer
,
E. Do Couto E Silva
,
P. S. Drell
,
A. Drlica-Wagner
,
L. Falletti
,
C. Favuzzi
,
S. J. Fegan
(2)
,
W. B. Focke
,
Y. Fukazawa
,
S. Funk
,
P. Fusco
,
F. Gargano
,
D. Gasparrini
,
S. Germani
,
N. Giglietto
,
F. Giordano
,
M. Giroletti
,
T. Glanzman
,
G. Godfrey
,
I. A. Grenier
(3)
,
S. Guiriec
,
M. Gustafsson
,
D. Hadasch
,
M. Hayashida
,
D. Horan
(2)
,
R. E. Hughes
,
M. S. Jackson
,
T. Jogler
,
G. Jóhannesson
,
A. S. Johnson
,
T. Kamae
,
Jürgen Knödlseder
(1)
,
M. Kuss
,
J. Lande
(1)
,
L. Latronico
,
A. M. Lionetto
,
M. Llena Garde
,
F. Longo
,
F. Loparco
,
B. Lott
(5)
,
M. N. Lovellette
,
P. Lubrano
,
M. N. Mazziotta
,
J. E. Mcenery
,
J. Mehault
(4)
,
P. F. Michelson
,
W. Mitthumsiri
,
T. Mizuno
,
A. A. Moiseev
,
C. Monte
,
M. E. Monzani
,
A. Morselli
,
I. V. Moskalenko
,
S. Murgia
,
M. Naumann-Godo
,
J. P. Norris
,
E. Nuss
(4)
,
T. Ohsugi
,
M. Orienti
,
E. Orlando
,
J. F. Ormes
,
D. Paneque
,
J. H. Panetta
,
M. Pesce-Rollins
,
M. Pierbattista
(3)
,
F. Piron
(4)
,
G. Pivato
,
H. Poon
,
S. Rainò
,
R. Rando
,
M. Razzano
,
S. Razzaque
,
A. Reimer
,
O. Reimer
,
C. Romoli
,
C. Sbarra
,
J. D. Scargle
,
C. Sgrò
,
E. J. Siskind
,
G. Spandre
,
P. Spinelli
,
Łukasz Stawarz
,
A. W. Strong
,
D. J. Suson
,
H. Tajima
,
H. Takahashi
,
T. Tanaka
,
J. G. Thayer
,
J. B. Thayer
,
L. Tibaldo
,
M. Tinivella
,
G. Tosti
,
E. Troja
,
T. L. Usher
,
J. Vandenbroucke
,
V. Vasileiou
(4)
,
G. Vianello
,
V. Vitale
,
A. P. Waite
,
E. Wallace
,
K. S. Wood
,
M. Wood
,
Z. Yang
,
G. Zaharijas
,
S. Zimmer
Markus Ackermann
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Marco Ajello
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W. B. Atwood
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Luca Baldini
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Guido Barbiellini
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D. Bastieri
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K. Bechtol
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R. Bellazzini
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R. D. Blandford
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A. W. Borgland
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E. Bottacini
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J. Bregeon
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M. Brigida
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R. Buehler
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S. Buson
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G. A. Caliandro
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R. A. Cameron
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J. Cohen-Tanugi
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J. Conrad
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A. Cuoco
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S. Cutini
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F. d'Ammando
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A. de Angelis
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F. de Palma
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C. D. Dermer
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W. B. Focke
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Y. Fukazawa
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S. Funk
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N. Giglietto
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M. Hayashida
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R. E. Hughes
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M. S. Jackson
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T. Jogler
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G. Jóhannesson
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T. Kamae
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Jürgen Knödlseder
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M. Kuss
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L. Latronico
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A. M. Lionetto
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M. Llena Garde
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F. Longo
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F. Loparco
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B. Lott
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M. N. Lovellette
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P. Lubrano
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M. N. Mazziotta
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J. E. Mcenery
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P. F. Michelson
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S. Murgia
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M. Naumann-Godo
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J. P. Norris
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T. Ohsugi
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M. Orienti
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J. F. Ormes
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J. H. Panetta
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F. Piron
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G. Pivato
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H. Poon
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M. Razzano
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O. Reimer
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C. Romoli
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C. Sbarra
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G. Spandre
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P. Spinelli
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Łukasz Stawarz
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D. J. Suson
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H. Tajima
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J. G. Thayer
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A. P. Waite
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K. S. Wood
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M. Wood
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Z. Yang
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G. Zaharijas
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S. Zimmer
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Résumé
We have performed an analysis of the diffuse gamma-ray emission with the Fermi Large Area Telescope (LAT) in the Milky Way halo region, searching for a signal from dark matter annihilation or decay. In the absence of a robust dark matter signal, constraints are presented. We consider both gamma rays produced directly in the dark matter annihilation/decay and produced by inverse Compton scattering of the e +/e - produced in the annihilation/decay. Conservative limits are derived requiring that the dark matter signal does not exceed the observed diffuse gamma-ray emission. A second set of more stringent limits is derived based on modeling the foreground astrophysical diffuse emission using the GALPROP code. Uncertainties in the height of the diffusive cosmic-ray halo, the distribution of the cosmic-ray sources in the Galaxy, the index of the injection cosmic-ray electron spectrum, and the column density of the interstellar gas are taken into account using a profile likelihood formalism, while the parameters governing the cosmic-ray propagation have been derived from fits to local cosmic-ray data. The resulting limits impact the range of particle masses over which dark matter thermal production in the early universe is possible, and challenge the interpretation of the PAMELA/Fermi-LAT cosmic ray anomalies as the annihilation of dark matter.