Search for dark matter annihilation signals from unidentified Fermi-LAT objects with H.E.S.S
H. Abdalla
,
F. Aharonian
,
F. Ait Benkhali
,
E.O. Angüner
(1)
,
C. Arcaro
,
C. Armand
(2)
,
T. Armstrong
,
H. Ashkar
(3)
,
M. Backes
,
V. Baghmanyan
,
V. Barbosa Martins
,
A. Barnacka
,
M. Barnard
,
Y. Becherini
,
D. Berge
,
K. Bernlöhr
,
B. Bi
,
M. Böttcher
,
C. Boisson
(4)
,
J. Bolmont
(5)
,
M. de Bony de Lavergne
(2)
,
M. Breuhaus
,
R. Brose
,
F. Brun
(3)
,
P. Brun
(3)
,
M. Bryan
,
M. Büchele
,
T. Bulik
,
T. Bylund
,
F. Cangemi
,
S. Caroff
(5)
,
A. Carosi
(2)
,
S. Casanova
,
P. Chambery
,
J. Catalano T. Chand
,
S. Chandra
,
A. Chen
,
G. Cotter
,
M. Curyło
,
H. Dalgleish
,
J. Damascene Mbarubucyeye
,
I.D. Davids
,
J. Davies
,
C. Deil
,
J. Devin
(6)
,
L. Dirson
,
A. Djannati-Ataï
(6)
,
A. Dmytriiev
(4)
,
A. Donath
,
V. Doroshenko
,
L. Dreyer
,
L. Du Plessis
,
C. Duffy
,
J. Dyks
,
K. Egberts
,
F. Eichhorn
,
S. Einecke
,
G. Emery
(5)
,
J.-P. Ernenwein
(1)
,
K. Feijen
,
S. Fegan
(7)
,
A. Fiasson
(2)
,
G. Fichet de Clairfontaine
(4)
,
G. Fontaine
(7)
,
S. Funk
,
M. Füßling
,
S. Gabici
(6)
,
Y.A. Gallant
(8)
,
G. Giavitto
,
L. Giunti
(6, 3)
,
D. Glawion
,
J.F. Glicenstein
(3)
,
D. Gottschall
,
M.-H. Grondin
(9)
,
S. Hattingh
,
J. Hahn
,
M. Haupt
,
G. Hermann
,
J.A. Hinton
,
W. Hofmann
,
C. Hoischen
,
T.L. Holch
,
M. Holler
,
M. Hörbe
,
D. Horns
,
Z. Huang
,
D. Huber
,
M. Jamrozy
,
D. Jankowsky
,
F. Jankowsky
,
A. Jardin-Blicq
,
V. Joshi
,
I. Jung-Richardt
,
E. Kasai
,
K. Katarzyński
,
U. Katz
,
D. Khangulyan
,
B. Khélifi
(6)
,
S. Klepser
,
W. Kluźniak
,
Nu. Komin
,
R. Konno
,
K. Kosack
(3)
,
D. Kostunin
,
M. Kreter
,
G. Kukec Mezek
,
A. Kundu
,
G. Lamanna
(2)
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A. Lemière
(6)
,
M. Lemoine-Goumard
(9)
,
J.-P. Lenain
(5)
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F. Leuschner
,
C. Levy
(5)
,
T. Lohse
,
A. Luashvili
,
I. Lypova
,
J. Mackey
,
J. Majumdar
,
D. Malyshev
,
D. Malyshev
,
V. Marandon
,
P. Marchegiani
,
A. Marcowith
(8)
,
A. Mares
(9)
,
G. Martí-Devesa
,
R. Marx
,
G. Maurin
(2)
,
P.J. Meintjes
,
M. Meyer
,
A. Mitchell
,
R. Moderski
,
L. Mohrmann
,
A. Montanari
(3)
,
C. Moore
,
P. Morris
,
E. Moulin
(3)
,
J. Muller
(7)
,
T. Murach
,
K. Nakashima
,
A. Nayerhoda
,
M. de Naurois
(7)
,
H. Ndiyavala
,
J. Niemiec
,
L. Oakes
,
H. Odaka
,
B. Peyaud
(3)
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Q. Piel
(2)
,
A. Noel
,
L. Oberholzer
,
P. O'Brien
,
S. Ohm
,
L. Olivera-Nieto
,
E. de Ona Wilhelmi
,
M. Ostrowski
,
M. Panter
,
S. Panny
,
R.D. Parsons
,
G. Peron
,
S. Pita
(6)
,
Matthieu Renaud
(2)
,
D.A. Prokhorov
,
H. Prokoph
,
G. Pühlhofer
,
M. Punch
(6)
,
A. Quirrenbach
,
S. Raab
,
R. Rauth
,
P. Reichherzer
(3)
,
A. Reimer
,
O. Reimer
,
Q. Remy
,
M. Renaud
(8)
,
F. Rieger
,
L. Rinchiuso
(3)
,
C. Romoli
,
G. Rowell
,
B. Rudak
,
H. Rueda Ricarte
,
E. Ruiz-Velasco
,
V. Sahakian
,
S. Sailer
,
H. Salzmann
,
D.A. Sanchez
(2)
,
A. Santangelo
,
M. Sasaki
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M. Scalici
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J. Schäfer
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F. Schüssler
(3)
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H.M. Schutte
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U. Schwanke
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M. Seglar-Arroyo
(3)
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M. Senniappan
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A.S. Seyffert
,
N. Shafi
,
J.N.S. Shapopi
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K. Shiningayamwe
,
R. Simoni
,
A. Sinha
(6)
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H. Sol
(4)
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H. Spackman
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A. Specovius
,
S. Spencer
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M. Spir-Jacob
(6)
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Ł. Stawarz
,
L. Sun
,
R. Steenkamp
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C. Stegmann
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S. Steinmassl
,
C. Steppa
,
T. Takahashi
,
T. Tanaka
,
T. Tavernier
(3)
,
A.M. Taylor
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R. Terrier
(6)
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C. Thorpe Morgan
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J.H.E. Thiersen
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D. Tiziani
,
M. Tluczykont
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L. Tomankova
,
C. Trichard
(7)
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M. Tsirou
(8)
,
M. Tsuji
,
R. Tuffs
,
Y. Uchiyama
,
D.J. van der Walt
,
C. van Eldik
,
C. van Rensburg
,
B. van Soelen
,
G. Vasileiadis
(8)
,
J. Veh
,
C. Venter
,
A. Viana
,
P. Vincent
(5)
,
J. Vink
,
H.J. Völk
,
Z. Wadiasingh
,
S.J. Wagner
,
J. Watson
,
F. Werner
,
R. White
,
A. Wierzcholska
,
Yu Wun Wong
,
H. Yassin
,
A. Yusafzai
,
M. Zacharias
(4)
,
R. Zanin
,
D. Zargaryan
,
A.A. Zdziarski
,
A. Zech
(4)
,
S.J. Zhu
,
A. Zmija
,
J. Zorn
,
S. Zouari
(6)
,
N. Żywucka
1
CPPM -
Centre de Physique des Particules de Marseille
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
4 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
5 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
6 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
7 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
8 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
9 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
2 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
3 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
4 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
5 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
6 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
7 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
8 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
9 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
H. Abdalla
- Fonction : Auteur
F. Aharonian
- Fonction : Auteur
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F. Ait Benkhali
- Fonction : Auteur
C. Arcaro
- Fonction : Auteur
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T. Armstrong
- Fonction : Auteur
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H. Ashkar
- Fonction : Auteur
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M. Backes
- Fonction : Auteur
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V. Baghmanyan
- Fonction : Auteur
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V. Barbosa Martins
- Fonction : Auteur
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A. Barnacka
- Fonction : Auteur
M. Barnard
- Fonction : Auteur
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Y. Becherini
- Fonction : Auteur
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D. Berge
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K. Bernlöhr
- Fonction : Auteur
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B. Bi
- Fonction : Auteur
M. Böttcher
- Fonction : Auteur
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C. Boisson
- Fonction : Auteur
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M. Breuhaus
- Fonction : Auteur
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R. Brose
- Fonction : Auteur
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F. Brun
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755661
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M. Bryan
- Fonction : Auteur
M. Büchele
- Fonction : Auteur
T. Bulik
- Fonction : Auteur
- PersonId : 792101
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T. Bylund
- Fonction : Auteur
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F. Cangemi
- Fonction : Auteur
S. Caroff
- Fonction : Auteur
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A. Carosi
- Fonction : Auteur
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S. Casanova
- Fonction : Auteur
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P. Chambery
- Fonction : Auteur
J. Catalano T. Chand
- Fonction : Auteur
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S. Chandra
- Fonction : Auteur
A. Chen
- Fonction : Auteur
G. Cotter
- Fonction : Auteur
M. Curyło
- Fonction : Auteur
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H. Dalgleish
- Fonction : Auteur
J. Damascene Mbarubucyeye
- Fonction : Auteur
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I.D. Davids
- Fonction : Auteur
J. Davies
- Fonction : Auteur
C. Deil
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J. Devin
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L. Dirson
- Fonction : Auteur
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A. Djannati-Ataï
- Fonction : Auteur
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A. Donath
- Fonction : Auteur
V. Doroshenko
- Fonction : Auteur
L. Dreyer
- Fonction : Auteur
L. Du Plessis
- Fonction : Auteur
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C. Duffy
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J. Dyks
- Fonction : Auteur
K. Egberts
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F. Eichhorn
- Fonction : Auteur
S. Einecke
- Fonction : Auteur
K. Feijen
- Fonction : Auteur
G. Fontaine
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S. Funk
- Fonction : Auteur
M. Füßling
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G. Giavitto
- Fonction : Auteur
D. Glawion
- Fonction : Auteur
D. Gottschall
- Fonction : Auteur
S. Hattingh
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J. Hahn
- Fonction : Auteur
M. Haupt
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G. Hermann
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J.A. Hinton
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W. Hofmann
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C. Hoischen
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T.L. Holch
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M. Holler
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M. Hörbe
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D. Horns
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Z. Huang
- Fonction : Auteur
D. Huber
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M. Jamrozy
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D. Jankowsky
- Fonction : Auteur
F. Jankowsky
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A. Jardin-Blicq
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V. Joshi
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I. Jung-Richardt
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E. Kasai
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K. Katarzyński
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U. Katz
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D. Khangulyan
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B. Khélifi
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S. Klepser
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W. Kluźniak
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Nu. Komin
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R. Konno
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D. Kostunin
- Fonction : Auteur
M. Kreter
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G. Kukec Mezek
- Fonction : Auteur
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A. Kundu
- Fonction : Auteur
G. Lamanna
- Fonction : Auteur
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M. Lemoine-Goumard
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J.-P. Lenain
- Fonction : Auteur
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F. Leuschner
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C. Levy
- Fonction : Auteur
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T. Lohse
- Fonction : Auteur
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A. Luashvili
- Fonction : Auteur
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I. Lypova
- Fonction : Auteur
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J. Mackey
- Fonction : Auteur
J. Majumdar
- Fonction : Auteur
D. Malyshev
- Fonction : Auteur
D. Malyshev
- Fonction : Auteur
V. Marandon
- Fonction : Auteur
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P. Marchegiani
- Fonction : Auteur
A. Marcowith
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A. Mares
- Fonction : Auteur
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G. Martí-Devesa
- Fonction : Auteur
R. Marx
- Fonction : Auteur
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G. Maurin
- Fonction : Auteur
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P.J. Meintjes
- Fonction : Auteur
M. Meyer
- Fonction : Auteur
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A. Mitchell
- Fonction : Auteur
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R. Moderski
- Fonction : Auteur
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L. Mohrmann
- Fonction : Auteur
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C. Moore
- Fonction : Auteur
P. Morris
- Fonction : Auteur
E. Moulin
- Fonction : Auteur
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J. Muller
- Fonction : Auteur
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T. Murach
- Fonction : Auteur
K. Nakashima
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A. Nayerhoda
- Fonction : Auteur
M. de Naurois
- Fonction : Auteur
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H. Ndiyavala
- Fonction : Auteur
J. Niemiec
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L. Oakes
- Fonction : Auteur
H. Odaka
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A. Noel
- Fonction : Auteur
L. Oberholzer
- Fonction : Auteur
P. O'Brien
- Fonction : Auteur
S. Ohm
- Fonction : Auteur
L. Olivera-Nieto
- Fonction : Auteur
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E. de Ona Wilhelmi
- Fonction : Auteur
M. Ostrowski
- Fonction : Auteur
M. Panter
- Fonction : Auteur
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S. Panny
- Fonction : Auteur
R.D. Parsons
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755465
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G. Peron
- Fonction : Auteur
Matthieu Renaud
- Fonction : Auteur
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D.A. Prokhorov
- Fonction : Auteur
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H. Prokoph
- Fonction : Auteur
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G. Pühlhofer
- Fonction : Auteur
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M. Punch
- Fonction : Auteur
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A. Quirrenbach
- Fonction : Auteur
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S. Raab
- Fonction : Auteur
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R. Rauth
- Fonction : Auteur
P. Reichherzer
- Fonction : Auteur
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A. Reimer
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O. Reimer
- Fonction : Auteur
Q. Remy
- Fonction : Auteur
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M. Renaud
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F. Rieger
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C. Romoli
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G. Rowell
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B. Rudak
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H. Rueda Ricarte
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E. Ruiz-Velasco
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S. Sailer
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K. Shiningayamwe
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J. Zorn
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N. Żywucka
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Résumé
Cosmological $N$-body simulations show that Milky Way-sized galaxies harbor a population of unmerged dark matter subhalos. These subhalos could shine in gamma-rays and be eventually detected in gamma-ray surveys as unidentified sources. We performed a thorough selection among unidentified Fermi-LAT Objects (UFOs) to identify them as possible TeV-scale dark matter subhalo candidates. We search for very-high-energy (E $\gtrsim$ 100 GeV) gamma-ray emissions using H.E.S.S. observations towards four selected UFOs. Since no significant very-high-energy gamma-ray emission is detected in any dataset of the four observed UFOs nor in the combined UFO dataset, strong constraints are derived on the product of the velocity-weighted annihilation cross section $\langle \sigma v \rangle$ by the $J$-factor for the dark matter models. The 95% C.L. observed upper limits derived from combined H.E.S.S. observations reach $\langle \sigma v \rangle J$ values of 3.7$\times$10$^{-5}$ and 8.1$\times$10$^{-6}$ GeV$^2$cm$^{-2}$s$^{-1}$ in the $W^+W^-$ and $\tau^+\tau^-$ channels, respectively, for a 1 TeV dark matter mass. Focusing on thermal WIMPs, the H.E.S.S. constraints restrict the $J$-factors to lie in the range 6.1$\times$10$^{19}$ - 2.0$\times$10$^{21}$ GeV$^2$cm$^{-5}$, and the masses to lie between 0.2 and 6 TeV in the $W^+W^-$ channel. For the $\tau^+\tau^-$ channel, the $J$-factors lie in the range 7.0$\times$10$^{19}$ - 7.1$\times$10$^{20}$ GeV$^2$cm$^{-5}$ and the masses lie between 0.2 and 0.5 TeV. Assuming model-dependent predictions from cosmological N-body simulations on the $J$-factor distribution for Milky Way-sized galaxies, the dark matter models with masses greater than 0.3 TeV for the UFO emissions can be ruled out at high confidence level.