LMC N132D: A mature supernova remnant with a power-law gamma-ray spectrum extending beyond 8 TeV
H. Abdalla
,
F. Aharonian
,
F. Ait Benkhali
,
E.O. Angüner
(1)
,
C. Arcaro
,
C. Armand
,
T. Armstrong
,
H. Ashkar
,
M. Backes
,
V. Baghmanyan
,
V. Barbosa Martins
,
A. Barnacka
,
M. Barnard
,
R. Batzofin
,
Y. Becherini
,
D. Berge
,
K. Bernlöhr
,
B. Bi
,
M. Böttcher
,
C. Boisson
,
J. Bolmont
(2)
,
M. de Bony de Lavergne
,
M. Breuhaus
,
R. Brose
,
F. Brun
,
P. Brun
,
M. Bryan
,
M. Büchele
,
T. Bulik
,
T. Bylund
,
F. Cangemi
(2)
,
S. Caroff
(2)
,
A. Carosi
,
S. Casanova
,
J. Catalano
,
P. Chambery
(3)
,
T. Chand
,
S. Chandra
,
A. Chen
,
G. Cotter
,
M. Curyło
,
J. Damascene Mbarubucyeye
,
I.D. Davids
,
J. Davies
,
C. Deil
,
J. Devin
(3)
,
L. Dirson
,
A. Djannati-Atai
(4)
,
A. Dmytriiev
,
A. Donath
,
V. Doroshenko
,
L. Dreyer
,
L.Du Plessis
,
C. Duffy
,
J. Dyks
,
K. Egberts
,
F. Eichhorn
,
S. Einecke
,
G. Emery
,
J.-P. Ernenwein
(1)
,
S. Fegan
,
K. Feijen
,
A. Fiasson
,
G. Fichet de Clairfontaine
,
G. Fontaine
,
F. Lott
,
M. Füssling
,
S. Funk
,
S. Gabici
(4)
,
Y.A. Gallant
(5)
,
G. Giavitto
,
L. Giunti
(4)
,
D. Glawion
,
J.F. Glicenstein
,
M.-H. Grondin
(3)
,
S. Hattingh
,
J. Hahn
,
M. Haupt
,
G. Hermann
,
J.A. Hinton
,
W. Hofmann
,
C. Hoischen
,
T.L. Holch
,
M. Holler
,
M. Hörbe
,
D. Horns
,
Zhiqiu Huang
,
D. Huber
,
M. Jamrozy
,
D. Jankowsky
,
F. Jankowsky
,
A. Jardin-Blicq
,
V. Joshi
,
I. Jung-Richardt
,
E. Kasai
,
M.A. Kastendieck
,
K. Katarzynski
,
U. Katz
,
D. Khangulyan
,
B. Khélifi
(4)
,
S. Klepser
,
W. Kluźniak
,
Nu. Komin
,
R. Konno
,
K. Kosack
,
D. Kostunin
,
M. Kreter
,
G.Kukec Mezek
,
A. Kundu
,
G. Lamanna
,
S.Le Stum
(1)
,
A. Lemière
(4)
,
M. Lemoine-Goumard
(3)
,
J.-P. Lenain
(2)
,
F. Leuschner
,
C. Levy
(2)
,
T. Lohse
,
A. Luashvili
,
I. Lypova
,
J. Mackey
,
J. Majumdar
,
D. Malyshev
,
V. Marandon
,
P. Marchegiani
,
A. Marcowith
(5)
,
A. Mares
(3)
,
G. Martí-Devesa
,
R. Marx
,
G. Maurin
,
P.J. Meintjes
,
M. Meyer
,
A. Mitchell
,
R. Moderski
,
L. Mohrmann
,
A. Montanari
,
C. Moore
,
P. Morris
,
E. Moulin
,
J. Muller
,
T. Murach
,
K. Nakashima
,
M. de Naurois
,
A. Nayerhoda
,
H. Ndiyavala
,
J. Niemiec
,
L. Oakes
,
B. Peyaud
,
Q. Piel
,
A. Priyana Noel
,
P. O'Brien
,
L. Oberholzer
,
H. Odaka
,
S. Ohm
,
L. Olivera-Nieto
,
E. de Ona Wilhelmi
,
M. Ostrowski
,
S. Panny
,
M. Panter
,
R.D. Parsons
,
G. Peron
,
S. Pita
(4)
,
V. Poireau
,
D.A. Prokhorov
,
H. Prokoph
,
G. Pühlhofer
,
M. Punch
(4)
,
A. Quirrenbach
,
S. Raab
,
R. Rauth
,
P. Reichherzer
,
A. Reimer
,
O. Reimer
,
Q. Remy
,
M. Renaud
(5)
,
L. Rinchiuso
,
B. Reville
,
F. Rieger
,
C. Romoli
,
G. Rowell
,
B. Rudak
,
H.Rueda Ricarte
,
E. Ruiz-Velasco
,
V. Sahakian
,
S. Sailer
,
H. Salzmann
,
D.A. Sanchez
,
A. Santangelo
,
M. Sasaki
,
M. Scalici
,
J. Schäfer
,
F. Schüssler
,
H.M. Schutte
,
U. Schwanke
,
M. Seglar-Arroyo
,
M. Senniappan
,
A.S. Seyffert
,
N. Shafi
,
J.N. S. Shapopi
,
K. Shiningayamwe
,
R. Simoni
,
A. Sinha
(5)
,
H. Sol
,
A. Specovius
,
S. Spencer
,
M. Spir-Jacob
(4)
,
L. Stawarz
,
R. Steenkamp
,
C. Stegmann
,
S. Steinmassl
,
C. Steppa
,
L. Sun
,
T. Takahashi
,
T. Tanaka
,
T. Tavernier
,
A.M. Taylor
,
R. Terrier
(4)
,
J.H. E. Thiersen
,
C. Thorpe-Morgan
,
D. Tiziani
,
M. Tluczykont
,
L. Tomankova
,
C. Trichard
,
M. Tsirou
,
N. Tsuji
,
R. Tuffs
,
Y. Uchiyama
,
D.J. van Der Walt
,
C. van Eldik
,
C. van Rensburg
,
B. van Soelen
,
G. Vasileiadis
(5)
,
J. Veh
,
C. Venter
,
P. Vincent
(2)
,
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
,
R. Zanin
,
D. Zargaryan
,
A.A. Zdziarski
,
A. Zech
,
S.J. Zhu
,
A. Zmija
,
J. Zorn
,
S. Zouari
,
N. Żywucka
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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C. Armand
- Fonction : Auteur
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
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V. Barbosa Martins
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A. Barnacka
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M. Barnard
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R. Batzofin
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D. Berge
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K. Bernlöhr
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B. Bi
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M. Böttcher
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C. Boisson
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M. de Bony de Lavergne
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R. Brose
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P. Brun
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M. Bryan
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M. Büchele
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T. Bylund
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A. Carosi
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S. Casanova
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J. Catalano
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S. Chandra
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M. Curyło
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C. Deil
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L. Dirson
- Fonction : Auteur
A. Dmytriiev
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A. Donath
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V. Doroshenko
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L.Du Plessis
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S. Hattingh
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S. Klepser
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W. Kluźniak
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R. Konno
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D. Kostunin
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G.Kukec Mezek
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G. Lamanna
- Fonction : Auteur
M. Lemoine-Goumard
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J.-P. Lenain
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F. Leuschner
- Fonction : Auteur
T. Lohse
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A. Luashvili
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I. Lypova
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J. Mackey
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J. Majumdar
- Fonction : Auteur
D. Malyshev
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- Fonction : Auteur
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A. Mares
- Fonction : Auteur
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G. Martí-Devesa
- Fonction : Auteur
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R. Marx
- Fonction : Auteur
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G. Maurin
- Fonction : Auteur
P.J. Meintjes
- Fonction : Auteur
M. Meyer
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A. Mitchell
- Fonction : Auteur
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R. Moderski
- Fonction : Auteur
L. Mohrmann
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A. Montanari
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C. Moore
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P. Morris
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E. Moulin
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J. Muller
- Fonction : Auteur
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T. Murach
- Fonction : Auteur
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K. Nakashima
- Fonction : Auteur
M. de Naurois
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A. Nayerhoda
- Fonction : Auteur
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H. Ndiyavala
- Fonction : Auteur
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J. Niemiec
- Fonction : Auteur
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L. Oakes
- Fonction : Auteur
B. Peyaud
- Fonction : Auteur
Q. Piel
- Fonction : Auteur
A. Priyana Noel
- Fonction : Auteur
P. O'Brien
- Fonction : Auteur
L. Oberholzer
- Fonction : Auteur
H. Odaka
- Fonction : Auteur
S. Ohm
- Fonction : Auteur
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L. Olivera-Nieto
- Fonction : Auteur
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E. de Ona Wilhelmi
- Fonction : Auteur
M. Ostrowski
- Fonction : Auteur
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S. Panny
- Fonction : Auteur
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M. Panter
- Fonction : Auteur
R.D. Parsons
- Fonction : Auteur
G. Peron
- Fonction : Auteur
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V. Poireau
- Fonction : Auteur
D.A. Prokhorov
- Fonction : Auteur
H. Prokoph
- Fonction : Auteur
G. Pühlhofer
- Fonction : Auteur
M. Punch
- Fonction : Auteur
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A. Quirrenbach
- Fonction : Auteur
S. Raab
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R. Rauth
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P. Reichherzer
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A. Reimer
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O. Reimer
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Q. Remy
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L. Rinchiuso
- Fonction : Auteur
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B. Reville
- Fonction : Auteur
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F. Rieger
- Fonction : Auteur
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C. Romoli
- Fonction : Auteur
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G. Rowell
- Fonction : Auteur
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B. Rudak
- Fonction : Auteur
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H.Rueda Ricarte
- Fonction : Auteur
E. Ruiz-Velasco
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V. Sahakian
- Fonction : Auteur
S. Sailer
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H. Salzmann
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D.A. Sanchez
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A. Santangelo
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M. Sasaki
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M. Scalici
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J. Schäfer
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F. Schüssler
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H.M. Schutte
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U. Schwanke
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M. Seglar-Arroyo
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M. Senniappan
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A.S. Seyffert
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H. Sol
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S. Spencer
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S. Steinmassl
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T. Tavernier
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S.J. Zhu
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N. Żywucka
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Résumé
Context. Supernova remnants (SNRs) are commonly thought to be the dominant sources of Galactic cosmic rays up to the knee of the cosmic-ray spectrum at a few PeV. Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes have revealed young SNRs as very-high-energy (VHE, >100 GeV) gamma-ray sources, but for only a few SNRs the hadronic cosmic-ray origin of their gamma-ray emission is indisputably established. In all these cases, the gamma-ray spectra exhibit a spectral cutoff at energies much below 100 TeV and thus do not reach the PeVatron regime.Aims. The aim of this work was to achieve a firm detection for the oxygen-rich SNR LMC N132D in the VHE gamma-ray domain with an extended set of data, and to clarify the spectral characteristics and the localization of the gamma-ray emission from this exceptionally powerful gamma-ray-emitting SNR.Methods. We analyzed 252 h of High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) observations towards SNR N132D that were accumulated between December 2004 and March 2016 during a deep survey of the Large Magellanic Cloud, adding 104 h of observations to the previously published data set to ensure a > 5σ detection. To broaden the gamma-ray spectral coverage required for modeling the spectral energy distribution, an analysis of Fermi-LAT Pass 8 data was also included.Results. We unambiguously detect N132D at VHE with a significance of 5.7σ. We report the results of a detailed analysis of its spectrum and localization based on the extended H.E.S.S. data set. The joint analysis of the extended H.E.S.S and Fermi-LAT data results in a spectral energy distribution in the energy range from 1.7 GeV to 14.8 TeV, which suggests a high luminosity of N132D at GeV and TeV energies. We set a lower limit on a gamma-ray cutoff energy of 8 TeV with a confidence level of 95%. The new gamma-ray spectrum as well as multiwavelength observations of N132D when compared to physical models suggests a hadronic origin of the VHE gamma-ray emission.Conclusions. SNR N132D is a VHE gamma-ray source that shows a spectrum extending to the VHE domain without a spectral cutoff at a few TeV, unlike the younger oxygen-rich SNR Cassiopeia A. The gamma-ray emission is best explained by a dominant hadronic component formed by diffusive shock acceleration. The gamma-ray properties of N132D may be affected by an interaction with a nearby molecular cloud that partially lies inside the 95% confidence region of the source position.Key words: gamma rays: general / cosmic rays / ISM: supernova remnants