Search for Early Gamma-ray Production in Supernovae Located in a Dense Circumstellar Medium with the Fermi LAT - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Astrophys.J. Année : 2015

Search for Early Gamma-ray Production in Supernovae Located in a Dense Circumstellar Medium with the Fermi LAT

M. Ackermann , I. Arcavi , L. Baldini , J. Ballet (1) , G. Barbiellini , D. Bastieri , R. Bellazzini , E. Bissaldi , R.D. Blandford , R. Bonino , E. Bottacini , T.J. Brandt , J. Bregeon (2) , P. Bruel (3) , R. Buehler , S. Buson , G.A. Caliandro , R.A. Cameron , M. Caragiulo , P.A. Caraveo , E. Cavazzuti , C. Cecchi , E. Charles , A. Chekhtman , J. Chiang , G. Chiaro , S. Ciprini , R. Claus , Johann Cohen-Tanugi (2) , S. Cutini , F. d'Ammando , A. de Angelis , F. de Palma , R. Desiante , L. Di Venere , P.S. Drell , C. Favuzzi , S.J. Fegan (3) , A. Franckowiak , S. Funk , P. Fusco , A. Gal-Yam , F. Gargano , D. Gasparrini , N. Giglietto , F. Giordano , M. Giroletti , T. Glanzman , G. Godfrey , I.A. Grenier (1) , J.E. Grove , S. Guiriec , A.K. Harding , K. Hayashi , J.W. Hewitt , A.B. Hill , D. Horan (3) , T. Jogler , G. Jóhannesson , D. Kocevski , M. Kuss , S. Larsson , J. Lashner , L. Latronico , J. Li , L. Li , F. Longo , F. Loparco , M.N. Lovellette , P. Lubrano , D. Malyshev , M. Mayer , M.N. Mazziotta , J.E. Mcenery , P.F. Michelson , T. Mizuno , M.E. Monzani , A. Morselli , K. Murase , P. Nugent , E. Nuss (2) , E. Ofek , T. Ohsugi , M. Orienti , E. Orlando , J.F. Ormes , D. Paneque , M. Pesce-Rollins , F. Piron (2) , G. Pivato , S. Rainò , R. Rando , M. Razzano , A. Reimer , O. Reimer , A. Schulz , C. Sgrò , E.J. Siskind , F. Spada , G. Spandre , P. Spinelli , D.J. Suson , H. Takahashi , J.B. Thayer , L. Tibaldo , D.F. Torres , E. Troja , G. Vianello , M. Werner , K.S. Wood , M. Wood
M. Ackermann
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I. Arcavi
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L. Baldini
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G. Barbiellini
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D. Bastieri
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R. Bellazzini
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E. Bissaldi
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R.D. Blandford
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R. Bonino
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E. Bottacini
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T.J. Brandt
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P. Bruel
R. Buehler
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S. Buson
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G.A. Caliandro
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M. Caragiulo
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P.A. Caraveo
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E. Cavazzuti
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E. Charles
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A. Chekhtman
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J. Chiang
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G. Chiaro
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S. Ciprini
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S. Cutini
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F. d'Ammando
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L. Di Venere
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N. Giglietto
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M. Werner
K.S. Wood
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M. Wood
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Résumé

Supernovae (SNe) exploding in a dense circumstellar medium (CSM) are hypothesized to accelerate cosmic rays in collisionless shocks and emit GeV γ-rays and TeV neutrinos on a timescale of several months. We perform the first systematic search for γ-ray emission in Fermi Large Area Telescope data in the energy range from $100\,\mathrm{MeV}$ to $300\,\mathrm{GeV}$ from the ensemble of 147 SNe Type IIn exploding in a dense CSM. We search for a γ-ray excess at each SNe location in a one-year time window. In order to enhance a possible weak signal, we simultaneously study the closest and optically brightest sources of our sample in a joint-likelihood analysis in three different time windows (1 year, 6 months, and 3 months). For the most promising source of the sample, SN 2010jl (PTF 10aaxf), we repeat the analysis with an extended time window lasting 4.5 years. We do not find a significant excess in γ-rays for any individual source nor for the combined sources and provide model-independent flux upper limits for both cases. In addition, we derive limits on the γ-ray luminosity and the ratio of γ-ray-to-optical luminosity ratio as a function of the index of the proton injection spectrum assuming a generic γ-ray production model. Furthermore, we present detailed flux predictions based on multi-wavelength observations and the corresponding flux upper limit at a 95% confidence level (CL) for the source SN 2010jl (PTF 10aaxf).

Dates et versions

hal-02017078 , version 1 (13-02-2019)

Identifiants

Citer

M. Ackermann, I. Arcavi, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, et al.. Search for Early Gamma-ray Production in Supernovae Located in a Dense Circumstellar Medium with the Fermi LAT. Astrophys.J., 2015, 807 (2), pp.169. ⟨10.1088/0004-637X/807/2/169⟩. ⟨hal-02017078⟩
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