Fermi Large Area Telescope Search for Photon Lines from 30 to 200 GeV and Dark Matter Implications

Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Bastieri, D.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bouvier, A.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.; Buson, S.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Caraveo, P. A.; Carrigan, S.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Celik, Oe.; Chekhtman, A.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cohen-Tanugi, J.; Conrad, J.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; do Couto e Silva, E.; Drell, P. S.; Drlica-Wagner, A.; Dubois, R.; Dumora, D.; Edmonds, Y.; Essig, R.; Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.; Focke, W. B.; Fortin, P.; Frailis, M.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Gustafsson, M.; Hadasch, D.; Harding, A. K.; Horan, D.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Johannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, W. N.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knoedlseder, J.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Llena, Garde M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Makeev, A.; Mazziotta, M. N.; Mcenery, J. E.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E; Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Raino, S.; Rando, R.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ripken, J.; Ritz, S.; Rodriguez, A. Y.; Roth, M.; Sadrozinski, H. F. -W.; Sander, A.; Saz, Parkinson P. M.; Scargle, J. D.; Schalk, T. L.; Sellerholm, A.; Sgro, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.; Starck, J. -L.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Vasileiou, V.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.

doi:10.1103/PhysRevLett.104.091302

Dark matter (DM) particle annihilation or decay can produce monochromatic gamma rays readily distinguishable from astrophysical sources. gamma- ray line limits from 30 to 200 GeV obtained from 11 months of Fermi Large Area Space Telescope data from 20-300 GeV are presented using a selection based on requirements for a gamma-ray line analysis, and integrated over most of the sky. We obtain gamma-ray line flux upper limits in the range 0.6-4.5 x 10(-9) cm(-2) s(-1), and give corresponding DM annihilation cross-section and decay lifetime limits. Theoretical implications are briefly discussed.