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VERITAS and Fermi-LAT Observations of TeV Gamma-Ray Sources Discovered by HAWC in the 2HWC Catalog
(2018)
Abeysekara, A. U. ; Archer, A. ; Benbow, Wystan ; Bird, Ralph ; Brose, Robert ; Buchovecky, M. ; Buckley, J. H. ; Bugaev, V. ; Chromey, A. J. ; Connolly, M. P. ; Cui, Wei ; Daniel, M. K. ; Falcone, A. ; Feng, Qi ; Finley, John P. ; Fortson, L. ; Furniss, Amy ; Huetten, M. ; Hanna, David ; Hervet, O. ; Holder, J. ; Hughes, G. ; Humensky, T. B. ; Johnson, Caitlin A. ; Kaaret, Philip ; Kar, P. ; Kertzman, M. ; Kieda, David ; Krause, M. ; Krennrich, F. ; Kumar, S. ; Lang, M. J. ; Lin, T. T. Y. ; McArthur, S. ; Moriarty, P. ; Mukherjee, Reshmi ; Ong, R. A. ; Otte, Adam Nepomuk ; Park, Nahee ; Petrashyk, A. ; Pohl, Martin ; Pueschel, Elisa ; Quinn, J. ; Ragan, K. ; Reynolds, P. T. ; Richards, Gregory T. ; Roache, E. ; Rulten, C. ; Sadeh, I. ; Santander, Marcos ; Sembroski, G. H. ; Shahinyan, Karlen ; Sushch, I. ; Tyler, J. ; Wakely, S. P. ; Weinstein, A. ; Wells, R. M. ; Wilcox, P. ; Wilhelm, Alina ; Williams, D. A. ; Williamson, T. J. ; Zitzer, B. ; Abdollahi, S. ; Ajello, Marco ; Baldini, Luca ; Barbiellini, G. ; Bastieri, Denis ; Bellazzini, Ronaldo ; Berenji, B. ; Bissaldi, Elisabetta ; Blandford, R. D. ; Bonino, R. ; Bottacini, E. ; Brandt, Terri J. ; Bruel, P. ; Buehler, R. ; Cameron, R. A. ; Caputo, R. ; Caraveo, P. A. ; Castro, D. ; Cavazzuti, E. ; Charles, Eric ; Chiaro, G. ; Ciprini, S. ; Cohen-Tanugi, Johann ; Costantin, D. ; Cutini, S. ; de Palma, F. ; Di Lalla, N. ; Di Mauro, M. ; Di Venere, L. ; Dominguez, A. ; Favuzzi, C. ; Fegan, S. J. ; Franckowiak, Anna ; Fukazawa, Yasushi ; Funk, Stefan ; Fusco, Piergiorgio ; Gargano, Fabio ; Gasparrini, Dario ; Giglietto, Nicola ; Giordano, F. ; Giroletti, Marcello ; Green, D. ; Grenier, I. A. ; Guillemot, L. ; Guiriec, Sylvain ; Hays, Elizabeth ; Hewitt, John W. ; Horan, D. ; Johannesson, G. ; Kensei, S. ; Kuss, M. ; Larsson, Stefan ; Latronico, L. ; Lemoine-Goumard, Marianne ; Li, J. ; Longo, Francesco ; Loparco, Francesco ; Lovellette, M. N. ; Lubrano, Pasquale ; Magill, Jeffrey D. ; Maldera, Simone ; Mazziotta, Mario Nicola ; McEnery, J. E. ; Michelson, P. F. ; Mitthumsiri, W. ; Mizuno, Tsunefumi ; Monzani, Maria Elena ; Morselli, Aldo ; Moskalenko, Igor V. ; Negro, M. ; Nuss, E. ; Ojha, R. ; Omodei, Nicola ; Orienti, M. ; Orlando, E. ; Palatiello, M. ; Paliya, Vaidehi S. ; Paneque, D. ; Perkins, Jeremy S. ; Persic, M. ; Pesce-Rollins, Melissa ; Petrosian, Vahe' ; Piron, F. ; Porter, Troy A. ; Principe, G. ; Raino, S. ; Rando, Riccardo ; Rani, B. ; Razzano, Massimilano ; Razzaque, Soebur ; Reimer, A. ; Reimer, Olaf ; Reposeur, T. ; Sgro, C. ; Siskind, E. J. ; Spandre, Gloria ; Spinelli, P. ; Suson, D. J. ; Tajima, Hiroyasu ; Thayer, J. B. ; Thompson, David J. ; Torres, Diego F. ; Tosti, Gino ; Troja, Eleonora ; Valverde, J. ; Vianello, Giacomo ; Vogel, M. ; Wood, K. ; Yassine, M. ; Alfaro, R. ; Alvarez, C. ; Alvarez, J. D. ; Arceo, R. ; Arteaga-Velazquez, J. C. ; Rojas, D. Avila ; Ayala Solares, H. A. ; Becerril, A. ; Belmont-Moreno, E. ; BenZvi, S. Y. ; Bernal, A. ; Braun, J. ; Brisbois, C. ; Caballero-Mora, K. S. ; Capistran, T. ; Carraminana, A. ; Casanova, Sabrina ; Castillo, M. ; Cotti, U. ; Cotzomi, J. ; Coutino de Leon, S. ; De Leon, C. ; De la Fuente, E. ; Dichiara, S. ; Dingus, B. L. ; DuVernois, M. A. ; Diaz-Velez, J. C. ; Engel, K. ; Enriquez-Rivera, O. ; Fiorino, D. W. ; Fleischhack, H. ; Fraija, N. ; Garcia-Gonzalez, J. A. ; Garfias, F. ; Gonzalez Munoz, A. ; Gonzalez, M. M. ; Goodman, J. A. ; Hampel-Arias, Z. ; Harding, J. P. ; Hernandez, S. ; Hernandez-Almada, A. ; Hona, B. ; Hueyotl-Zahuantitla, F. ; Hui, C. M. ; Huntemeyer, P. ; Iriarte, A. ; Jardin-Blicq, A. ; Joshi, V. ; Kaufmann, S. ; Lara, A. ; Lauer, R. J. ; Lee, W. H. ; Lennarz, D. ; Leon Vargas, H. ; Linnemann, J. T. ; Longinotti, A. L. ; Luis-Raya, G. ; Luna-Garcia, R. ; Lopez-Coto, R. ; Malone, K. ; Marinelli, S. S. ; Martinez, O. ; Martinez-Castellanos, I. ; Martinez-Castro, J. ; Martinez-Huerta, H. ; Matthews, J. A. ; Miranda-Romagnoli, P. ; Moreno, E. ; Mostafa, M. ; Nayerhoda, A. ; Nellen, L. ; Newbold, M. ; Nisa, M. U. ; Noriega-Papaqui, R. ; Pelayo, R. ; Pretz, J. ; Perez-Perez, E. G. ; Ren, Z. ; Rho, C. D. ; Riviere, C. ; Rosa-Gonzalez, D. ; Rosenberg, M. ; Ruiz-Velasco, E. ; Salazar, H. ; Greus, F. Salesa ; Sandoval, A. ; Schneider, M. ; Arroyo, M. Seglar ; Sinnis, G. ; Smith, A. J. ; Springer, R. W. ; Surajbali, P. ; Taboada, Ignacio ; Tibolla, O. ; Tollefson, K. ; Torres, I. ; Ukwatta, Tilan N. ; Villasenor, L. ; Weisgarber, T. ; Westerhoff, Stefan ; Wisher, I. G. ; Wood, J. ; Yapici, Tolga ; Yodh, G. ; Zepeda, A. ; Zhou, H.
The High Altitude Water Cherenkov (HAWC) collaboration recently published their 2HWC catalog, listing 39 very high energy (VHE; >100 GeV) gamma-ray sources based on 507 days of observation. Among these, 19 sources are not associated with previously known teraelectronvolt (TeV) gamma-ray sources. We have studied 14 of these sources without known counterparts with VERITAS and Fermi-LAT. VERITAS detected weak gamma-ray emission in the 1 TeV-30 TeV band in the region of DA 495, a pulsar wind nebula coinciding with 2HWC J1953+294, confirming the discovery of the source by HAWC. We did not find any counterpart for the selected 14 new HAWC sources from our analysis of Fermi-LAT data for energies higher than 10 GeV. During the search, we detected gigaelectronvolt (GeV) gamma-ray emission coincident with a known TeV pulsar wind nebula, SNR G54.1+0.3 (VER J1930+188), and a 2HWC source, 2HWC J1930+188. The fluxes for isolated, steady sources in the 2HWC catalog are generally in good agreement with those measured by imaging atmospheric Cherenkov telescopes. However, the VERITAS fluxes for SNR G54.1+0.3, DA 495, and TeV J2032+4130 are lower than those measured by HAWC, and several new HAWC sources are not detected by VERITAS. This is likely due to a change in spectral shape, source extension, or the influence of diffuse emission in the source region.
Abdalla, Hassan E. ; Aharonian, Felix A. ; Ait Benkhali, Faical ; Angüner, Ekrem Oǧuzhan ; Arakawa, M. ; Arcaro, C. ; Armand, C. ; Arrieta, M. ; Backes, Michael ; Barnard, M. ; Becherini, Yvonne ; Tjus, J. Becker ; Berge, D. ; Bernhard, S. ; Bernlöhr, Konrad ; Blackwell, R. ; Böttcher, Markus ; Boisson, C. ; Bolmont, Julien ; Bonnefoy, S. ; Bordas, Pol ; Bregeon, J. ; Brun, F. ; Brun, P. ; Bryan, M. ; Büchele, M. ; Bulik, Tomasz ; Bylund, Tomas ; Capasso, Massimo ; Caroff, S. ; Carosi, A. ; Casanova, Sabrina ; Cerruti, Matteo ; Chakraborty, Nachiketa ; Chandra, S. ; Chaves, R. C. G. ; Chen, A. ; Colafrancesco, Sergio ; Condon, B. ; Davids, Isak ; Deil, Christoph ; Devin, J. ; deWilt, P. ; Dirson, L. ; Djannati-Atai, A. ; Dmytriiev, A. ; Donath, Axel ; Doroshenko, Victor ; Dyks, J. ; Egberts, Kathrin ; Emery, G. ; Ernenwein, J. -P. ; Eschbach, Stefan ; Fegan, S. ; Fiasson, Armand ; Fontaine, G. ; Funk, Sebastian ; Füßling, Matthias ; Gabici, S. ; Gallant, Y. A. ; Gate, F. ; Giavitto, Gianluca ; Eisenacher Glawion, Dorit ; Glicenstein, Jean-François ; Gottschall, D. ; Grondin, Marie-Hélène ; Hahn, J. ; Haupt, M. ; Heinzelmann, G. ; Henri, Gilles ; Hermann, G. ; Hinton, James Anthony ; Hofmann, Werner ; Hoischen, Clemens ; Holch, Tim Lukas ; Holler, M. ; Horns, D. ; Huber, D. ; Iwasaki, H. ; Jacholkowska, A. ; Jamrozy, M. ; Jankowsky, David ; Jankowsky, Felix ; Jouvin, L. ; Jung-Richardt, I. ; Kastendieck, M. A. ; Katarzyński, Krzysztof ; Katsuragawa, M. ; Katz, U. ; Kerszberg, D. ; Khangulyan, D. ; Khelifi, B. ; King, J. ; Klepser, S. ; Kluzniak, W. ; Komin, Nu. ; Kosack, K. ; Krakau, S. ; Kraus, M. ; Kruger, P. P. ; Lamanna, G. ; Lau, J. ; Lefaucheur, J. ; Lemiere, A. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J. -P. ; Leser, Eva ; Lohse, T. ; Lorentz, M. ; Lopez-Coto, R. ; Lypova, I. ; Malyshev, D. ; Marandon, V. ; Marcowith, Alexandre ; Mariaud, C. ; Marti-Devesa, G. ; Marx, R. ; Maurin, G. ; Meintjes, P. J. ; Mitchell, A. M. W. ; Moderski, R. ; Mohamed, M. ; Mohrmann, L. ; Moulin, Emmanuel ; Murach, T. ; Nakashima, S. ; de Naurois, M. ; Ndiyavala, H. ; Niederwanger, F. ; Niemiec, J. ; Oakes, L. ; Odaka, H. ; Ohm, S. ; Ostrowski, M. ; Oya, I. ; Padovani, M. ; Panter, M. ; Parsons, R. D. ; Perennes, C. ; Petrucci, P. -O. ; Peyaud, B. ; Piel, Q. ; Pita, S. ; Poireau, V. ; Noel, A. Priyana ; Prokhorov, D. A. ; Prokoph, H. ; Puehlhofer, G. ; Punch, M. ; Quirrenbach, A. ; Raab, S. ; Rauth, R. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Renaud, M. ; Rieger, F. ; Rinchiuso, L. ; Romoli, C. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Ruiz-Velasco, E. ; Sahakian, V. ; Saito, S. ; Sanchez, D. A. ; Santangelo, A. ; Sasaki, M. ; Schlickeiser, R. ; Schussler, F. ; Schulz, A. ; Schwanke, U. ; Schwemmer, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Senniappan, M. ; Seyffert, A. S. ; Shafi, N. ; Shilon, I. ; Shiningayamwe, K. ; Simoni, R. ; Sinha, A. ; Sol, H. ; Spanier, F. ; Specovius, A. ; Spir-Jacob, M. ; Stawarz, L. ; Steenkamp, R. ; Stegmann, Christian ; Steppa, Constantin Beverly ; Takahashi, T. ; Tavernet, J. -P. ; Tavernier, T. ; Taylor, A. M. ; Terrier, R. ; Tibaldo, L. ; Tiziani, D. ; Tluczykont, M. ; Trichard, C. ; Tsirou, M. ; Tsuji, N. ; Tuffs, R. ; Uchiyama, Y. ; van der Walt, D. J. ; van Eldik, C. ; van Rensburg, C. ; van Soelen, B. ; Vasileiadis, G. ; Veh, J. ; Venter, C. ; Viana, A. ; Vincent, P. ; Vink, J. ; Voisin, F. ; Voelk, H. J. ; Vuillaume, T. ; Wadiasingh, Z. ; Wagner, S. J. ; Wagner, R. M. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Yang, R. ; Zaborov, D. ; Zacharias, M. ; Zanin, R. ; Zdziarski, A. ; Zech, Alraune ; Zefi, F. ; Ziegler, A. ; Zorn, J. ; Zywucka, N. ; Cirelli, M. ; Panci, P. ; Sala, F. ; Silk, J. ; Taoso, M.
Dwarf spheroidal galaxies are among the most promising targets for detecting signals of Dark Matter (DM) annihilations. The H.E.S.S. experiment has observed five of these systems for a total of about 130 hours. The data are re-analyzed here, and, in the absence of any detected signals, are interpreted in terms of limits on the DM annihilation cross section. Two scenarios are considered: i) DM annihilation into mono-energetic gamma-rays and ii) DM in the form of pure WIMP multiplets that, annihilating into all electroweak bosons, produce a distinctive gamma-ray spectral shape with a high-energy peak at the DM mass and a lower-energy continuum. For case i), upper limits at 95% confidence level of about <sigma upsilon > less than or similar to 3 x 10(-25) cm(3) s(-1) are obtained in the mass range of 400 GeV to 1TeV. For case ii), the full spectral shape of the models is used and several excluded regions are identified, but the thermal masses of the candidates are not robustly ruled out.
Abdalla, Hassan E. ; Abramowski, A. ; Aharonian, Felix A. ; Benkhali, F. Ait ; Angüner, Ekrem Oǧuzhan ; Arakawa, M. ; Arrieta, M. ; Aubert, P. ; Backes, M. ; Balzer, A. ; Barnard, M. ; Becherini, Y. ; Tjus, J. Becker ; Berge, D. ; Bernhard, S. ; Bernloehr, K. ; Blackwell, R. ; Bottcher, M. ; Boisson, C. ; Bolmont, J. ; Bonnefoy, S. ; Bordas, Pol ; Bregeon, J. ; Brun, F. ; Brun, P. ; Bryan, M. ; Buechele, M. ; Bulik, T. ; Capasso, M. ; Caroff, S. ; Carosi, A. ; Carr, J. ; Casanova, Sabrina ; Cerruti, M. ; Chakraborty, N. ; Chaves, R. C. G. ; Chen, A. ; Chevalier, J. ; Colafrancesco, S. ; Condon, B. ; Conrad, J. ; Davids, I. D. ; Decock, J. ; Deil, C. ; Devin, J. ; Dewilt, P. ; Dirson, L. ; Djannati-Atai, A. ; Domainko, W. ; Donath, A. ; Dutson, K. ; Dyks, J. ; Edwards, T. ; Egberts, Kathrin ; Eger, P. ; Emery, G. ; Ernenwein, J-P ; Eschbach, S. ; Farnier, C. ; Fegan, S. ; Fernandes, M. ; Fiasson, A. ; Fontaine, G. ; Foerster, A. ; Funk, S. ; Fuessling, M. ; Gabici, S. ; Gallant, Y. A. ; Garrigoux, T. ; Gate, F. ; Giavitto, G. ; Giebels, B. ; Glawion, D. ; Glicenstein, J. F. ; Gottschall, D. ; Grondin, M-H ; Hahn, J. ; Haupt, M. ; Hawkes, J. ; Heinzelmann, G. ; Henri, G. ; Hermann, G. ; Hinton, J. A. ; Hofmann, W. ; Hoischen, Clemens ; Holch, T. L. ; Holler, M. ; Horns, D. ; Ivascenko, A. ; Iwasaki, H. ; Jacholkowska, A. ; Jamrozy, M. ; Janiak, M. ; Jankowsky, D. ; Jankowsky, F. ; Jingo, M. ; Jouvin, L. ; Jung-Richardt, I ; Kastendieck, M. A. ; Katarzynski, K. ; Katsuragawa, M. ; Katz, U. ; Kerszberg, D. ; Khangulyan, D. ; Khelifi, B. ; King, J. ; Klepser, S. ; Klochkov, D. ; Kluzniak, W. ; Komin, Nu ; Kosack, K. ; Krakau, S. ; Kraus, M. ; Krueger, P. P. ; Laffon, H. ; Lamanna, G. ; Lau, J. ; Lees, J-P ; Lefaucheur, J. ; Lemiere, A. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J-P ; Leser, Eva ; Liu, R. ; Lohse, T. ; Lorentz, M. ; Lopez-Coto, R. ; Lypova, I ; Malyshev, D. ; Marandon, V ; Marcowith, Alexandre ; Mariaud, C. ; Marx, R. ; Maurin, G. ; Maxted, N. ; Mayer, M. ; Meintjes, P. J. ; Meyer, M. ; Mitchell, A. M. W. ; Moderski, R. ; Mohamed, M. ; Mohrmann, L. ; Mora, K. ; Moulin, Emmanuel ; Murach, T. ; Nakashima, S. ; de Naurois, M. ; Ndiyavala, H. ; Niederwanger, F. ; Niemiec, J. ; Oakes, L. ; Odaka, H. ; Ohm, S. ; Ostrowski, M. ; Oya, I ; Padovani, M. ; Panter, M. ; Parsons, R. D. ; Pekeur, N. W. ; Pelletier, G. ; Perennes, C. ; Petrucci, P-O ; Peyaud, B. ; Piel, Q. ; Pita, S. ; Poireau, V ; Poon, H. ; Prokhorov, D. ; Prokoph, H. ; Puelhofer, G. ; Punch, M. ; Quirrenbach, A. ; Raab, S. ; Rauth, R. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Renaud, M. ; De Los Reyes, R. ; Rieger, F. ; Rinchiuso, L. ; Romoli, C. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Rulten, C. B. ; Sahakian, V ; Saito, S. ; Sanchez, D. A. ; Santangelo, A. ; Sasaki, M. ; Schandri, M. ; Schlickeiser, R. ; Schussler, F. ; Schulz, A. ; Schwanke, U. ; Schwemmer, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Settimo, M. ; Seyffert, A. S. ; Shafi, N. ; Shilon, I ; Shiningayamwe, K. ; Simoni, R. ; Sol, H. ; Spanier, F. ; Spir-Jacob, M. ; Stawarz, L. ; Steenkamp, R. ; Stegmann, Christian ; Steppa, Constantin Beverly ; Sushch, I ; Takahashi, T. ; Tavernet, J-P ; Tavernier, T. ; Taylor, A. M. ; Terrier, R. ; Tibaldo, L. ; Tiziani, D. ; Tluczykont, M. ; Trichard, C. ; Tsirou, M. ; Tsuji, N. ; Tuffs, R. ; Uchiyama, Y. ; van der Walt, J. ; van Eldik, C. ; van Rensburg, C. ; van Soelen, B. ; Vasileiadis, G. ; Veh, J. ; Venter, C. ; Viana, A. ; Vincent, P. ; Vink, J. ; Voisin, F. ; Voelk, H. J. ; Vuillaume, T. ; Wadiasingh, Z. ; Wagner, S. J. ; Wagner, P. ; Wagner, R. M. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Willmann, P. ; Woernlein, A. ; Wouters, D. ; Yang, R. ; Zaborov, D. ; Zacharias, M. ; Zanin, R. ; Zdziarski, A. A. ; Zech, Alraune ; Zefi, F. ; Ziegler, A. ; Zorn, J. ; Zywucka, N.
Spectral lines are among the most powerful signatures for dark matter (DM) annihilation searches in very-high-energy gamma 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 gamma-ray excess above the background is found. We derive upper limits on the annihilation cross section (sigma v) for monoenergetic DM lines at the level of 4 x 10(-28) cm(3) 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 gamma-ray observations have reached sufficient sensitivity to explore relevant velocity-averaged cross sections for DM annihilation into two gamma-ray photons at the level expected from the thermal relic density for TeV DM particles.
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