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Article Dans Une Revue Sci.Bull. Année : 2024

An Ultrahigh-energy $\gamma$-ray Bubble Powered by a Super PeVatron

Zhen Cao , F Aharonian , Q An , M Axikegu , Y.X Bai , Y.W Bao , D Bastieri , X.J Bi , Y.J Bi , J.T Cai , Q Cao , W.Y Cao , Zhe Cao , J Chang , J.F Chang , A.M Chen , E.S Chen , Liang Chen , Lin Chen , Long Chen , M.J Chen , M.L Chen , Q.H Chen , S.H Chen , S.Z Chen , T.L Chen , Y Chen , N Cheng , Y.D Cheng , M.Y Cui , S.W Cui , X.H Cui , Y.D Cui , B.Z Dai , H.L Dai , Z.G Dai , M Danzengluobu , D Della Volpe , X.Q Dong , K.K Duan , J.H Fan , Y.Z Fan , J Fang , K Fang , C.F Feng , L Feng , S.H Feng , X.T Feng , Y.L Feng , S Gabici (1) , B Gao , C.D Gao , L.Q Gao , Q Gao , W Gao , W.K Gao , M.M Ge , L.S Geng , G Giacinti , G.H Gong , Q.B Gou , M.H Gu , F.L Guo , X.L Guo , Y.Q Guo , Y.Y Guo , Y.A Han , H.H He , H.N He , J.Y He , X.B He , Y He , M Heller , Y.K Hor , B.W Hou , C Hou , X Hou , H.B Hu , Q Hu , S.C Hu , D.H Huang , T.Q Huang , W.J Huang , X.T Huang , X.Y Huang , Y Huang , Z.C Huang , X.L Ji , H.Y Jia , K Jia , K Jiang , X.W Jiang , Z.J Jiang , M Jin , M.M Kang , T Ke , D Kuleshov , K Kurinov , B.B Li , Cheng Li , Cong Li , D Li , F Li , H.B Li , H.C Li , H.Y Li , J Li , Jian Li , Jie Li , K Li , W.L Li , W.L Li , X.R Li , Xin Li , Y.Z Li , Zhe Li , Zhuo Li , E.W Liang , Y.F Liang , S.J Lin , B Liu , C Liu , D Liu , H Liu , H.D Liu , J Liu , J.L Liu , J.Y Liu , M.Y Liu , R.Y Liu , S.M Liu , W Liu , Y Liu , Y.N Liu , R Lu , Q Luo , H.K Lv , B.Q Ma , L.L Ma , X.H Ma , J.R Mao , Z Min , W Mitthumsiri , H.J Mu , Y.C Nan , A Neronov (1) , Z.W Ou , B.Y Pang , P Pattarakijwanich , Z.Y Pei , M.Y Qi , Y.Q Qi , B.Q Qiao , J.J Qin , D Ruffolo , A Saiz , D Semikoz (1) , C.Y Shao , L Shao , O Shchegolev , X.D Sheng , F.W Shu , H.C Song , Yu.V Stenkin , V Stepanov , Y Su , Q.N Sun , X.N Sun , Z.B Sun , P.H.T Tam , Q.W Tang , Z.B Tang , W.W Tian , C Wang , C.B Wang , G.W Wang , H.G Wang , H.H Wang , J.C Wang , K Wang , L.P Wang , L.Y Wang , P.H Wang , R Wang , W Wang , X.G Wang , X.Y Wang , Y Wang , Y.D Wang , Y.J Wang , Z.H Wang , Z.X Wang , Zhen Wang , Zheng Wang , D.M Wei , J.J Wei , Y.J Wei , T Wen , C.Y Wu , H.R Wu , S Wu , X.F Wu , Y.S Wu , S.Q Xi , J Xia , J.J Xia , G.M Xiang , D.X Xiao , G Xiao , G.G Xin , Y.L Xin , Y Xing , Z Xiong , D.L Xu , R.F Xu , R.X Xu , W.L Xu , L Xue , D.H Yan , J.Z Yan , T Yan , C.W Yang , F Yang , F.F Yang , H.W Yang , J.Y Yang , L.L Yang , M.J Yang , R.Z Yang , S.B Yang , Y.H Yao , Z.G Yao , Y.M Ye , L.Q Yin , N Yin , X.H You , Z.Y You , Y.H Yu , Q Yuan , H Yue , H.D Zeng , T.X Zeng , W Zeng , M Zha , B.B Zhang , F Zhang , H.M Zhang , H.Y Zhang , J.L Zhang , L.X Zhang , Li Zhang , P.F Zhang , P.P Zhang , R Zhang , S.B Zhang , S.R Zhang , S.S Zhang , X Zhang , X.P Zhang , Y.F Zhang , Yi Zhang , Yong Zhang , B Zhao , J Zhao , L Zhao , L.Z Zhao , S.P Zhao , F Zheng , B Zhou , H Zhou , J.N Zhou , M Zhou , P Zhou , R Zhou , X.X Zhou , C.G Zhu , F.R Zhu , H Zhu , K.J Zhu , X Zuo
Zhen Cao
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  • Fonction : Auteur
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Résumé

We report the detection of a $\gamma$-ray bubble spanning at least 100$\rm deg^2$ in ultra high energy (UHE) up to a few PeV in the direction of the star-forming region Cygnus X, implying the presence Super PeVatron(s) accelerating protons to at least 10 PeV. A log-parabola form with the photon index $\Gamma (E) = (2.71 \pm 0.02) + (0.11 \pm 0.02) \times \log_{10} (E/10 \ {\rm TeV})$ is found fitting the gamma-ray energy spectrum of the bubble well. UHE sources, `hot spots' correlated with very massive molecular clouds, and a quasi-spherical amorphous $\gamma$-ray emitter with a sharp central brightening are observed in the bubble. In the core of $\sim 0.5^{\circ}$, spatially associating with a region containing massive OB association (Cygnus OB2) and a microquasar (Cygnus X-3), as well as previously reported multi-TeV sources, an enhanced concentration of UHE $\gamma$-rays are observed with 2 photons at energies above 1 PeV. The general feature of the bubble, the morphology and the energy spectrum, are reasonably reproduced by the assumption of a particle accelerator in the core, continuously injecting protons into the ambient medium.

Dates et versions

hal-04265806 , version 1 (31-10-2023)

Identifiants

Citer

Zhen Cao, F Aharonian, Q An, M Axikegu, Y.X Bai, et al.. An Ultrahigh-energy $\gamma$-ray Bubble Powered by a Super PeVatron. Sci.Bull., 2024, 69 (4), pp.449-457. ⟨10.1016/j.scib.2023.12.040⟩. ⟨hal-04265806⟩
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