The dwarf spheroidal satellite galaxies (dSphs) of the Milky Way are some of the most dark matter (DM) dominated objects known. We report on gamma-ray observations of Milky Way dSphs based on 6 years of Fermi Large Area Telescope data processed with the new Pass 8 event-level analysis. None of the dSphs are significantly detected in gamma rays, and we present upper limits on the DM annihilation cross section from a combined analysis of 15 dSphs. These constraints are among the strongest and most robust to date and lie below the canonical thermal relic cross section for DM of mass $\lesssim$ 100 GeV annihilating via quark and $\tau$-lepton channels.

The γ-ray sky can be decomposed into individually detected sources, diffuse emission attributed to the interactions of Galactic cosmic rays with gas and radiation fields, and a residual all-sky emission component commonly called the isotropic diffuse γ-ray background (IGRB). The IGRB comprises all extragalactic emissions too faint or too diffuse to be resolved in a given survey, as well as any residual Galactic foregrounds that are approximately isotropic. The first IGRB measurement with the Large Area Telescope (LAT) on board the Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi) used 10 months of sky-survey data and considered an energy range between 200 MeV and 100 GeV. Improvements in event selection and characterization of cosmic-ray backgrounds, better understanding of the diffuse Galactic emission (DGE), and a longer data accumulation of 50 months allow for a refinement and extension of the IGRB measurement with the LAT, now covering the energy range from 100 MeV to 820 GeV. The IGRB spectrum shows a significant high-energy cutoff feature and can be well described over nearly four decades in energy by a power law with exponential cutoff having a spectral index of 2.32 ± 0.02 and a break energy of (279 ± 52) GeV using our baseline DGE model. The total intensity attributed to the IGRB is (7.2 ± 0.6) × 10−6 cm−2 s−1 sr−1 above 100 MeV, with an additional +15%/−30% systematic uncertainty due to the Galactic diffuse foregrounds.

The gamma-ray sky >100 MeV is dominated by the diffuse emissions from interactions of cosmic rays with the interstellar gas and radiation fields of the Milky Way. Observations of these diffuse emissions provide a tool to study cosmic-ray origin and propagation, and the interstellar medium. We present measurements from the first 21 months of the Fermi-LAT mission and compare with models of the diffuse gamma-ray emission generated using the GALPROP code. The models are fitted to cosmic-ray data and incorporate astrophysical input for the distribution of cosmic-ray sources, interstellar gas and radiation fields. To assess uncertainties associated with the astrophysical input, a grid of models is created by varying within observational limits the distribution of cosmic-ray sources, the size of the cosmic-ray confinement volume (halo), and the distribution of interstellar gas. An all-sky maximum-likelihood fit is used to determine the Xco-factor, the ratio between integrated CO-line intensity and molecular hydrogen column density, the fluxes and spectra of the gamma-ray point sources from the first Fermi-LAT catalogue, and the intensity and spectrum of the isotropic background including residual cosmic rays that were misclassified as gamma rays, all of which have some dependency on the assumed diffuse emission model. The models are compared on the basis of their maximum likelihood ratios as well as spectra, longitude, and latitude profiles. We also provide residual maps for the data following subtraction of the diffuse emission models. The models are consistent with the data at high and intermediate latitudes but under-predict the data in the inner Galaxy for energies above a few GeV. Possible explanations for this discrepancy are discussed, including the contribution by undetected point source populations and spectral variations of cosmic rays throughout the Galaxy. [Abridged]

Gamma-ray bursts (GRBs) are highly energetic explosions signaling the death of massive stars in distant galaxies. The Gamma-ray Burst Monitor and Large Area Telescope onboard the Fermi Observatory together record GRBs over a broad energy range spanning about 7 decades of gammaray energy. In September 2008, Fermi observed the exceptionally luminous GRB 080916C, with the largest apparent energy release yet measured. The high-energy gamma rays are observed to start later and persist longer than the lower energy photons. A simple spectral form fits the entire GRB spectrum, providing strong constraints on emission models. The known distance of the burst enables placing lower limits on the bulk Lorentz factor of the outflow and on the quantum gravity mass.

We measured separate cosmic-ray electron and positron spectra with the Fermi Large Area Telescope. Because the instrument does not have an onboard magnet, we distinguish the two species by exploiting the Earth's shadow, which is offset in opposite directions for opposite charges due to the Earth's magnetic field. We estimate and subtract the cosmic-ray proton background using two different methods that produce consistent results. We report the electron-only spectrum, the positron-only spectrum, and the positron fraction between 20 GeV and 200 GeV. We confirm that the fraction rises with energy in the 20-100 GeV range. The three new spectral points between 100 and 200 GeV are consistent with a fraction that is continuing to rise with energy.

The third catalog of active galactic nuclei (AGNs) detected by the Fermi-LAT (3LAC) is presented. It is based on the third Fermi-LAT catalog (3FGL) of sources detected between 100 MeV and 300 GeV with a Test Statistic (TS) greater than 25, between 2008 August 4 and 2012 July 31. The 3LAC includes 1591 AGNs located at high Galactic latitudes (|b|>10{\deg}), a 71% increase over the second catalog based on 2 years of data. There are 28 duplicate associations, thus 1563 of the 2192 high-latitude gamma-ray sources of the 3FGL catalog are AGNs. Most of them (98%) are blazars. About half of the newly detected blazars are of unknown type, i.e., they lack spectroscopic information of sufficient quality to determine the strength of their emission lines. Based on their gamma-ray spectral properties, these sources are evenly split between flat-spectrum radio quasars (FSRQs) and BL~Lacs. The most abundant detected BL~Lacs are of the high-synchrotron-peaked (HSP) type. About 50% of the BL~Lacs have no measured redshifts. A few new rare outliers (HSP-FSRQs and high-luminosity HSP BL~Lacs) are reported. The general properties of the 3LAC sample confirm previous findings from earlier catalogs. The fraction of 3LAC blazars in the total population of blazars listed in BZCAT remains non-negligible even at the faint ends of the BZCAT-blazar radio, optical and X-ray flux distributions, which is a clue that even the faintest known blazars could eventually shine in gamma rays at LAT-detection levels. The energy-flux distributions of the different blazar populations are in good agreement with extrapolation from earlier catalogs.

Satellite galaxies of the Milky Way are among the most promising targets for dark matter searches in gamma rays. We present a search for dark matter consisting of weakly interacting massive particles, applying a joint likelihood analysis to 10 satellite galaxies with 24 months of data of the Fermi Large Area Telescope. No dark matter signal is detected. Including the uncertainty in the dark matter distribution, robust upper limits are placed on dark matter annihilation cross sections. The 95% confidence level upper limits range from about 10(-26) cm3 s(-1) at 5 GeV to about 5×10(-23) cm3 s(-1) at 1 TeV, depending on the dark matter annihilation final state. For the first time, using gamma rays, we are able to rule out models with the most generic cross section (∼3×10(-26) cm3 s(-1) for a purely s-wave cross section), without assuming additional boost factors.

The dwarf spheroidal satellite galaxies of the Milky Way are some of the most dark-matter-dominated objects known. Due to their proximity, high dark matter content, and lack of astrophysical backgrounds, dwarf spheroidal galaxies are widely considered to be among the most promising targets for the indirect detection of dark matter via $\ensuremath{\gamma}$ rays. Here we report on $\ensuremath{\gamma}$-ray observations of 25 Milky Way dwarf spheroidal satellite galaxies based on 4 years of Fermi Large Area Telescope (LAT) data. None of the dwarf galaxies are significantly detected in $\ensuremath{\gamma}$ rays, and we present $\ensuremath{\gamma}$-ray flux upper limits between 500 MeV and 500 GeV. We determine the dark matter content of 18 dwarf spheroidal galaxies from stellar kinematic data and combine LAT observations of 15 dwarf galaxies to constrain the dark matter annihilation cross section. We set some of the tightest constraints to date on the annihilation of dark matter particles with masses between 2 GeV and 10 TeV into prototypical standard model channels. We find these results to be robust against systematic uncertainties in the LAT instrument performance, diffuse $\ensuremath{\gamma}$-ray background modeling, and assumed dark matter density profile.

The Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT, hereafter LAT), the primary instrument on the Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi) mission, is an imaging, wide field-of-view, high-energy \gamma-ray telescope, covering the energy range from 20 MeV to more than 300 GeV. During the first years of the mission the LAT team has gained considerable insight into the in-flight performance of the instrument. Accordingly, we have updated the analysis used to reduce LAT data for public release as well as the Instrument Response Functions (IRFs), the description of the instrument performance provided for data analysis. In this paper we describe the effects that motivated these updates. Furthermore, we discuss how we originally derived IRFs from Monte Carlo simulations and later corrected those IRFs for discrepancies observed between flight and simulated data. We also give details of the validations performed using flight data and quantify the residual uncertainties in the IRFs. Finally, we describe techniques the LAT team has developed to propagate those uncertainties into estimates of the systematic errors on common measurements such as fluxes and spectra of astrophysical sources.

The Fermi Large Area Telescope (LAT) has provided the most detailed view to date of the emission towards the Galactic centre (GC) in high-energy gamma-rays. This paper describes the analysis of data taken during the first 62 months of the mission in the energy range 1-100 GeV from a $15^\circ \times 15^\circ$ region about the direction of the GC, and implications for the interstellar emissions produced by cosmic ray (CR) particles interacting with the gas and radiation fields in the inner Galaxy and for the point sources detected. Specialised interstellar emission models (IEMs) are constructed that enable separation of the gamma-ray emission from the inner $\sim 1$ kpc about the GC from the fore- and background emission from the Galaxy. Based on these models, the interstellar emission from CR electrons interacting with the interstellar radiation field via the inverse Compton (IC) process and CR nuclei inelastically scattering off the gas producing gamma-rays via $\pi^0$ decays from the inner $\sim 1$ kpc is determined. The IC contribution is found to be dominant in the region and strongly enhanced compared to previous studies. A catalog of point sources for the $15^\circ \times 15^\circ$ region is self-consistently constructed using these IEMs: the First Fermi-LAT Inner Galaxy point source Catalog (1FIG). After subtracting the interstellar emission and point-source contributions from the data a residual is found that is a sub-dominant fraction of the total flux. If spatial templates that peak toward the GC are used to model the positive residual and included in the total model for the $15^\circ \times 15^\circ$ region, the agreement with the data improves, but none of the additional templates account for all of the residual structure. The spectrum of the positive residual modelled with these templates has a strong dependence on the choice of IEM. [Abridged]