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Search for gamma-ray line signals around the black hole at the galactic center with DAMPE observation

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2022年第6期65卷 150-158页

作者： Tian-Ci Liu Ji-Gui Cheng Yun-Feng Liang En-Wei Liang Laboratory for Relativistic Astrophysics Department of PhysicsGuangxi UniversityNanning 530004China

The adiabatic growth of a black hole(BH)may enhance the dark matter(DM)density surrounding it,causing a spike in the DM density profile.The spike around the supermassive BH at the center of the Milky Way may lead to a dramatic enhancement of the gamma-ray flux of DM annihilation from the galactic center(GC).In this work,we analyze the gamma-ray data of the innermost region(i.e.,the inner 1°)of the GC to search for potential line-like signals from the BH spike.Such line-like signals could be generated in the process of DM particles annihilating into double photons.We adopt the gamma-ray data from the Dark Matter Particle Explorer(DAMPE).Although the DAMPE has a much smaller effective area than the Fermi-LAT,the gamma-ray line search can benefit from its unprecedented high energy resolution.No significant line-like signals are found in our analysis.We derive upper limits on the cross section of the annihilation based on this non-detection.We find that despite the DAMPE’s small effective area for photon detection,we can still place strong constraints on the cross section(≥10^(-27)cm^(3)s^(-1))in the spike scenario due to the very bright model-expected flux from the spike.Our results indicate that either DM does not annihilate primarily through theγγchannel in the mass range we considered or no sharp density spike is present at the GC.

关键词： dark matter γ-ray telescopes black holes galactic center

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黑洞的理论基础与观测检验——2020年度诺贝尔物理学奖解读

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科学通报 2020年第36期65卷 4161-4167页

作者：袁峰中国科学院上海天文台中国科学院大学天文与空间科学学院

2020年度诺贝尔物理学奖授予了为黑洞研究作出杰出贡献的3位科学家:罗杰·彭罗斯、赖因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹.本文着重对他们的工作进行解读,并简要介绍近年获得国际大奖的其他两个有关黑洞的工作.

关键词： black hole galactic center general relativity singularity

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