Die Natur der dunklen Materie ist eines der wichtigsten Probleme sowohl der Elementarteilchen- als auch der Astrophysik. Sollte dunkle Materie zerfallen oder annihilieren, könnten diese Prozesse in der Astrophysik gemessene diffuse Strahlungshintergründe verändern. In dieser Arbeit stellen wir eine neue, allgemeinere Methode vor, um Schranken für beliebige Modelle dunkler Materie zu berechnen. Für zerfallenden dunkle Materie können Schranken für Masse und Lebensdauer berechnet indem das Zerfallsspektrum eines gegebenen Modells mit einer response Funktion gefaltet wird. Wir leiten die response Funktion aus Himmelsdurchmusterungen im Radiobereich, aus Gammastrahlungs-Messungen des Fermi-LAT Satelliten und aus den vom PAMELA Satellitenexperiment gemessenen Positron Flüssen ab und wenden sie auf einige spezielle Modelle dunkler Materie an. Außerdem betrachten wir den Einfluss astrophysikalischer Unsicherheiten auf die response Funktion, insbesondere Unsicherheiten der Propagations-Modelle und der räumlichen Verteilung der dunkler Materie.
Desweiteren analysieren wir die Anisotropie der im Radio- und Gamma-Strahlungsbereich gemessenen Himmelskarten im Hinblick auf mögliche Signaturen annihilierender dunkler Materie. Dazu berechnen wir winkelabhängige Leistungsspektren der von Annihilation dunkler Materie in Elektron-Positron Paare erzeugten Synchrotronstrahlung. Wir vergleichen diese Leistungsspektren mit der Anisotropie astrophysikalischer und kosmologischer Radio-Hintergründe von normalen und Radio-Galaxien und von Akkretions-Schocks in Galaxienhaufen, sowie mit der Anisotropie des kosmischen Mikrowellenhintergrundes und des galaktischen Vordergrunds. Zusätzlich haben wir ein numerisches Programmpaket entwickelt, um die Gammastrahlungs-Emission dieser im galaktischen Halo und in sub-Halos der dunklen Materie mit Masse bis hinab zu 10-6M\odot diffundierenden Elektronen und Positronen zu berechnen. Wir zeigen dass im Gegensatz zum von Fermi-LAT beobachteten winkelabhängigen Leistungsspektrum das von der inversen Compton-Streuung verursachte Leistungsspektrum unterhalb einer von der Diffusionslänge der Elektronen und Positronen bestimmten Skala exponentiell unterdrückt ist.
The nature of dark matter is one of the key outstanding problems in both particle and astrophysics. If dark matter decays or annihilates into electrons and positrons, it can affect diffuse radiation backgrounds observed in astrophysics. In this thesis, we propose a new, more general analysis of constraints on dark matter models. For any decaying dark matter model, constraints on mass and lifetime can be obtained by folding the specific dark matter decay spectrum with a response function. We derive these response functions from full-sky radio surveys and Fermi-LAT gamma-ray observations as well as from the local positron fluxes mesured by the PAMELA satellite experiment and apply them to place constraints on some specific dark matter decay models. We also discuss the influence of astrophysical uncertainties on the response function, such as the uncertainties from propagation models and from the spatial distribution of the dark matter.
Moreover, an anisotropy analysis of full-sky emission gamma-ray and radio maps is performed to identify possible signatures of annihilating dark matter. We calculate angular power spectra of the cosmological background of synchrotron emission from dark matter annihilations into electron positron pairs. We compare the power spectra with the anisotropy of astrophysical and cosmological radio backgrounds, from normal galaxies, radio-galaxies, galaxy cluster accretion shocks, the cosmic microwave background and Galactic foregrounds. In addition, we develop a numerical tool to compute gamma-ray emission from such electrons and positrons diffusing in the smooth host halo and in substructure halos with masses down to 10-6M\odot. We show that, unlike the total gamma-ray angular power spectrum observed by Fermi-LAT, the angular power spectrum from the inverse Compton scattering is exponentially suppressed below an angular scale determined by the diffusion length of electrons and positrons.