The Astrophysical Journal (Jan 2023)
Searching for TeV Dark Matter in Irregular Dwarf Galaxies with HAWC Observatory
- R. Alfaro,
- C. Alvarez,
- J. C. Arteaga-Velázquez,
- D. Avila Rojas,
- H. A. Ayala Solares,
- R. Babu,
- E. Belmont-Moreno,
- K. S. Caballero-Mora,
- T. Capistrán,
- A. Carramiñana,
- S. Casanova,
- O. Chaparro-Amaro,
- U. Cotti,
- J. Cotzomi,
- E. De la Fuente,
- R. Diaz Hernandez,
- B. L. Dingus,
- M. A. DuVernois,
- M. Durocher,
- J. C. Díaz-Vélez,
- C. Espinoza,
- K. L. Fan,
- N. Fraija,
- J. A. García-González,
- F. Garfias,
- M. M. González,
- J. P. Harding,
- S. Hernández-Cadena,
- D. Huang,
- F. Hueyotl-Zahuantitla,
- A. Iriarte,
- V. Joshi,
- S. Kaufmann,
- D. Kieda,
- J. Lee,
- H. León Vargas,
- J. T. Linnemann,
- A. L. Longinotti,
- G. Luis-Raya,
- K. Malone,
- O. Martinez,
- J. Martínez-Castro,
- J. A. Matthews,
- E. Moreno,
- M. Mostafá,
- A. Nayerhoda,
- L. Nellen,
- N. Omodei,
- Y. Pérez Araujo,
- E. G. Pérez-Pérez,
- C. D. Rho,
- D. Rosa-González,
- H. Salazar,
- D. Salazar-Gallegos,
- A. Sandoval,
- J. Serna-Franco,
- Y. Son,
- R. W. Springer,
- O. Tibolla,
- K. Tollefson,
- I. Torres,
- R. Torres-Escobedo,
- R. Turner,
- F. Ureña-Mena,
- L. Villaseñor,
- X. Wang,
- E. Willox,
- H. Zhou,
- C. de León,
- The HAWC Collaboration,
- V. Gammaldi,
- E. Karukes,
- P. Salucci
Affiliations
- R. Alfaro
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- C. Alvarez
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México ;
- J. C. Arteaga-Velázquez
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, México
- D. Avila Rojas
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- H. A. Ayala Solares
- ORCiD
- Department of Physics, Pennsylvania State University , University Park, PA, USA
- R. Babu
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- E. Belmont-Moreno
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- K. S. Caballero-Mora
- ORCiD
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México ;
- T. Capistrán
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- A. Carramiñana
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, México
- S. Casanova
- ORCiD
- Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences , PL-31342 IFJ-PAN, Krakow, Poland
- O. Chaparro-Amaro
- Centro de Investigación en Computación, Instituto Politécnico Nacional , México City, México
- U. Cotti
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, México
- J. Cotzomi
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- E. De la Fuente
- ORCiD
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactase Ingenierias, Universidad de Guadalajara , Guadalajara, México
- R. Diaz Hernandez
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, México
- B. L. Dingus
- ORCiD
- Physics Division, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- M. A. DuVernois
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- M. Durocher
- ORCiD
- Physics Division, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- J. C. Díaz-Vélez
- ORCiD
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactase Ingenierias, Universidad de Guadalajara , Guadalajara, México
- C. Espinoza
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- K. L. Fan
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- N. Fraija
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- J. A. García-González
- ORCiD
- Tecnologico de Monterrey , Escuela de Ingeniería y Ciencias, Ave. Eugenio Garza Sada 2501, Monterrey, N.L., 64849, México
- F. Garfias
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- M. M. González
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- J. P. Harding
- ORCiD
- Physics Division, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- S. Hernández-Cadena
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- D. Huang
- ORCiD
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- F. Hueyotl-Zahuantitla
- ORCiD
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México ;
- A. Iriarte
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- V. Joshi
- ORCiD
- Erlangen Centre for Astroparticle Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg , Erlangen, Germany
- S. Kaufmann
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, México
- D. Kieda
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- J. Lee
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- H. León Vargas
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- J. T. Linnemann
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- A. L. Longinotti
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- G. Luis-Raya
- ORCiD
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, México
- K. Malone
- ORCiD
- Space Science and Applications Group, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- O. Martinez
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- J. Martínez-Castro
- ORCiD
- Centro de Investigación en Computación, Instituto Politécnico Nacional , México City, México
- J. A. Matthews
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico , Albuquerque, NM, USA
- E. Moreno
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- M. Mostafá
- ORCiD
- Department of Physics, Pennsylvania State University , University Park, PA, USA
- A. Nayerhoda
- Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences , PL-31342 IFJ-PAN, Krakow, Poland
- L. Nellen
- ORCiD
- Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- N. Omodei
- ORCiD
- Department of Physics, Stanford University , Stanford, CA 94305-4060, USA
- Y. Pérez Araujo
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- E. G. Pérez-Pérez
- ORCiD
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, México
- C. D. Rho
- ORCiD
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- D. Rosa-González
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, México
- H. Salazar
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- D. Salazar-Gallegos
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- A. Sandoval
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- J. Serna-Franco
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México ; [email protected], [email protected]
- Y. Son
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- R. W. Springer
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- O. Tibolla
- ORCiD
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, México
- K. Tollefson
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- I. Torres
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, México
- R. Torres-Escobedo
- ORCiD
- Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , People's Republic of China
- R. Turner
- ORCiD
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- F. Ureña-Mena
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, México
- L. Villaseñor
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- X. Wang
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- E. Willox
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- H. Zhou
- ORCiD
- Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , People's Republic of China
- C. de León
- ORCiD
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, México
- The HAWC Collaboration
- V. Gammaldi
- ORCiD
- Departamento de Física Teórica, Universidad Autónoma de Madrid , Madrid, Spain; Instituto de Física Teórica –IFT, UAM-CSIC, Spain ; [email protected]
- E. Karukes
- ORCiD
- AstroCeNT, Nicolaus Copernicus Astronomical Center Polish Academy of Sciences , ul. Rektorska 4, 00-614 Warsaw, Poland
- P. Salucci
- ORCiD
- SISSA , International School for Advanced Studies, Via Bonomea 265, I-34136, Trieste, Italy; INFN –Istituto Nazionale di Fisica Nucleare—Sezione di Trieste, Via Valerio 2, I-34127, Trieste, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3847/1538-4357/acb5f1
- Journal volume & issue
-
Vol. 945,
no. 1
p. 25
Abstract
We present the results of dark matter (DM) searches in a sample of 31 dwarf irregular (dIrr) galaxies within the field of view of the HAWC Observatory. dIrr galaxies are DM-dominated objects in which astrophysical gamma-ray emission is estimated to be negligible with respect to the secondary gamma-ray flux expected by annihilation or decay of weakly interacting massive particles (WIMPs). While we do not see any statistically significant DM signal in dIrr galaxies, we present the exclusion limits (95% C.L.) for annihilation cross section and decay lifetime for WIMP candidates with masses between 1 and 100 TeV. Exclusion limits from dIrr galaxies are relevant and complementary to benchmark dwarf Spheroidal (dSph) galaxies. In fact, dIrr galaxies are targets kinematically different from benchmark dSph, preserving the footprints of different evolution histories. We compare the limits from dIrr galaxies to those from ultrafaint and classical dSph galaxies previously observed with HAWC. We find that the constraints are comparable to the limits from classical dSph galaxies and ∼2 orders of magnitude weaker than the ultrafaint dSph limits.
Keywords
