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

Abe, H.; Abe, S.; Acciari, V. A.; Aniello, T.; Ansoldi, S.; Antonelli, L. A.; Arbet Engels, A.; Arcaro, C.; Artero, M.; Asano, K.; Baack, D.; Babić, A.; Baquero, A.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Batković, I.; Baxter, J.; Becerra González, J.; Bednarek, W.; Bernardini, E.; Bernardos, M.; Berti, A.; Besenrieder, J.; Bhattacharyya, W.; Bigongiari, C.; Biland, A.; Blanch, O.; Bonnoli, G.; Bošnjak, Ž.; Burelli, I.; Busetto, G.; Carosi, R.; Carretero-Castrillo, M.; Ceribella, G.; Chai, Y.; Chilingarian, A.; Cikota, S.; Colombo, E.; Contreras, J. L.; Cortina, J.; Covino, S.; D'Amico, G.; D'Elia, V.; da Vela, P.; Dazzi, F.; de Angelis, A.; de Lotto, B.; Del Popolo, A.; Delfino, M.; Delgado, J.; Delgado Mendez, C.; Depaoli, D.; di Pierro, F.; di Venere, L.; Do Souto Espiñeira, E.; Dominis Prester, D.; Donini, A.; Dorner, D.; Doro, M.; Elsaesser, D.; Emery, G.; Fallah Ramazani, V.; Fariña, L.; Fattorini, A.; Font, L.; Fruck, C.; Fukami, S.; Fukazawa, Y.; García López, R. J.; Garczarczyk, M.; Gasparyan, S.; Gaug, M.; Giesbrecht Paiva, J. G.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Gliwny, P.; Godinović, N.; Green, J. G.; Green, D.; Hadasch, D.; Hahn, A.; Hassan, T.; Heckmann, L.; Herrera, J.; Hrupec, D.; Hütten, M.; Imazawa, R.; Inada, T.; Iotov, R.; Ishio, K.; Jiménez Martínez, I.; Jormanainen, J.; Kerszberg, D.; Kobayashi, Y.; Kubo, H.; Kushida, J.; Lamastra, A.; Lelas, D.; Leone, F.; Lindfors, E. et al.
Referencia bibliográfica

Physical Review Letters

Fecha de publicación:
2
2023
Número de autores
213
Número de autores del IAC
10
Número de citas
15
Número de citas referidas
9
Descripción
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 ⟨σ v ⟩≲5 ×10-28 cm3 s-1 at 1 TeV and ⟨σ v ⟩≲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.
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