Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astrophys.J. Année : 2022

Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources

S. Abdollahi (1) , F. Acero (2) , M. Ackermann , L. Baldini , J. Ballet , G. Barbiellini , D. Bastieri , R. Bellazzini , B. Berenji , A. Berretta , E. Bissaldi , R.D. Blandford , R. Bonino , P. Bruel (3) , S. Buson , R.A. Cameron , R. Caputo , P.A. Caraveo , D. Castro , G. Chiaro , N. Cibrario , S. Ciprini , J. Coronado-Blázquez , M. Crnogorcevic , S. Cutini , F. d'Ammando , S. de Gaetano , N. Di Lalla , F. Dirirsa , L. Di Venere , A. Domínguez , S.J. Fegan (3) , A. Fiori , H. Fleischhack , A. Franckowiak , Y. Fukazawa , P. Fusco , V. Gammaldi , F. Gargano , D. Gasparrini , F. Giacchino , N. Giglietto , F. Giordano , M. Giroletti , T. Glanzman , D. Green , I.A. Grenier (2) , M.-H. Grondin (4) , S. Guiriec , M. Gustafsson , A.K. Harding , E. Hays , J.W. Hewitt , D. Horan (3) , X. Hou , G. Jóhannesson , T. Kayanoki , M. Kerr , M. Kuss , S. Larsson , L. Latronico , M. Lemoine-Goumard (4) , J. Li , F. Longo , F. Loparco , P. Lubrano , S. Maldera , D. Malyshev , A. Manfreda , G. Martí-Devesa , M.N. Mazziotta , I. Mereu , P.F. Michelson , N. Mirabal , W. Mitthumsiri , T. Mizuno , M.E. Monzani , A. Morselli , I.V. Moskalenko , E. Nuss (5) , N. Omodei , M. Orienti , E. Orlando , J.F. Ormes , D. Paneque , Z. Pei , M. Persic , M. Pesce-Rollins , R. Pillera , H. Poon , T.A. Porter , G. Principe , S. Rainò , R. Rando , B. Rani , M. Razzano , S. Razzaque , A. Reimer , O. Reimer , T. Reposeur (4) , M. Sánchez-Conde , P.M. Parkinson Saz , L. Scotton (5) , D. Serini , C. Sgrò , E.J. Siskind , G. Spandre , P. Spinelli , K. Sueoka , D.J. Suson , H. Tajima , D. Tak , J.B. Thayer , D.F. Torres , E. Troja , J. Valverde , Z. Wadiasingh , K. Wood , G. Zaharijas
M. Ackermann
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L. Baldini
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J. Ballet
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G. Barbiellini
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D. Bastieri
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Résumé

Cosmic rays are mostly composed of protons accelerated to relativistic speeds. When those protons encounter interstellar material, they produce neutral pions, which in turn decay into gamma-rays. This offers a compelling way to identify the acceleration sites of protons. A characteristic hadronic spectrum, with a low-energy break around 200 MeV, was detected in the gamma-ray spectra of four supernova remnants (SNRs), IC 443, W44, W49B, and W51C, with the Fermi Large Area Telescope. This detection provided direct evidence that cosmic-ray protons are (re-)accelerated in SNRs. Here, we present a comprehensive search for low-energy spectral breaks among 311 4FGL catalog sources located within 5° from the Galactic plane. Using 8 yr of data from the Fermi Large Area Telescope between 50 MeV and 1 GeV, we find and present the spectral characteristics of 56 sources with a spectral break confirmed by a thorough study of systematic uncertainty. Our population of sources includes 13 SNRs for which the proton–proton interaction is enhanced by the dense target material; the high-mass gamma-ray binary LS I+61 303; the colliding wind binary η Carinae; and the Cygnus star-forming region. This analysis better constrains the origin of the gamma-ray emission and enlarges our view to potential new cosmic-ray acceleration sites.
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hal-03678335 , version 1 (11-08-2022)

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Citer

S. Abdollahi, F. Acero, M. Ackermann, L. Baldini, J. Ballet, et al.. Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources. Astrophys.J., 2022, 933 (2), pp.204. ⟨10.3847/1538-4357/ac704f⟩. ⟨hal-03678335⟩
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