The 2014 TeV $\gamma$-Ray Flare of Mrk 501 Seen with H.E.S.S.: Temporal and Spectral Constraints on Lorentz Invariance Violation

H. Abdalla; F. Aharonian; F. Ait Benkhali; E.O. Angüner; M. Arakawa; C. Arcaro; C. Armand; M. Arrieta; M. Backes; M. Barnard; Y. Becherini; J. Becker Tjus; D. Berge; S. Bernhard; K. Bernlöhr; R. Blackwell; M. Böttcher; C. Boisson; J. Bolmont; S. Bonnefoy; P. Bordas; J. Bregeon; F. Brun; P. Brun; M. Bryan; M. Büchele; T. Bulik; T. Bylund; M. Capasso; S. Caroff; A. Carosi; M. Cerruti; N. Chakraborty; S. Chandra; R.C.G. Chaves; A. Chen; S. Colafrancesco; B. Condon; I.D. Davids; C. Deil; J. Devin; P. Dewilt; L. Dirson; A. Djannati-Atai; A. Dmytriiev; A. Donath; V. Doroshenko; L.O'C. Drury; J. Dyks; K. Egberts; G. Emery; J.-P. Ernenwein; S. Eschbach; S. Fegan; A. Fiasson; G. Fontaine; S. Funk; M. Füssling; S. Gabici; Y.A. Gallant; F. Gaté; G. Giavitto; D. Glawion; J.F. Glicenstein; D. Gottschall; M.-H. Grondin; J. Hahn; M. Haupt; G. Heinzelmann; G. Henri; G. Hermann; J.A. Hinton; W. Hofmann; C. Hoischen; T.L. Holch; M. Holler; D. Horns; D. Huber; H. Iwasaki; A. Jacholkowska; M. Jamrozy; D. Jankowsky; F. Jankowsky; L. Jouvin; I. Jung-Richardt; M.A. Kastendieck; K. Katarzyński; M. Katsuragawa; U. Katz; D. Kerszberg; D. Khangulyan; B. Khélifi; J. King; S. Klepser; W. Kluźniak; Nu. Komin; K. Kosack; S. Krakau; M. Kraus; P.P. Krüger; G. Lamanna; J. Lau; J. Lefaucheur; A. Lemière; M. Lemoine-Goumard; J.-P. Lenain; E. Leser; T. Lohse; M. Lorentz; R. López-Coto; I. Lypova; D. Malyshev; V. Marandon; Alexandre Marcowith; C. Mariaud; G. Martí-Devesa; R. Marx; G. Maurin; P.J. Meintjes; A.M.W. Mitchell; R. Moderski; M. Mohamed; L. Mohrmann; E. Moulin; T. Murach; S. Nakashima; M. de Naurois; H. Ndiyavala; F. Niederwanger; J. Niemiec; L. Oakes; P. O'Brien; H. Odaka; S. Ohm; M. Ostrowski; I. Oya; M. Padovani; M. Panter; R.D. Parsons; C. Perennes; P.-O. Petrucci; B. Peyaud; Q. Piel; S. Pita; V. Poireau; A. Priyana Noel; D. Prokhorov; H. Prokoph; G. Pühlhofer; M. Punch; A. Quirrenbach; S. Raab; R. Rauth; A. Reimer; O. Reimer; Matthieu Renaud; F. Rieger; L. Rinchiuso; C. Romoli; G. Rowell; B. Rudak; E. Ruiz-Velasco; V. Sahakian; S. Saito; D.A. Sanchez; A. Santangelo; M. Sasaki; R. Schlickeiser; F. Schüssler; A. Schulz; U. Schwanke; S. Schwemmer; M. Seglar-Arroyo; M. Senniappan; A.S. Seyffert; N. Shafi; I. Shilon; K. Shiningayamwe; R. Simoni; A. Sinha; H. Sol; F. Spanier; A. Specovius; M. Spir-Jacob; Ł. Stawarz; R. Steenkamp; C. Stegmann; C. Steppa; T. Takahashi; J.-P. Tavernet; T. Tavernier; A.M. Taylor; R. Terrier; L. Tibaldo; D. Tiziani; M. Tluczykont; C. Trichard; M. Tsirou; N. Tsuji; R. Tuffs; Y. Uchiyama; D.J. van Der Walt; C. van Eldik; C. van Rensburg; B. van Soelen; George Vasileiadis; J. Veh; C. Venter; P. Vincent; J. Vink; F. Voisin; H.J. Völk; T. Vuillaume; Z. Wadiasingh; S.J. Wagner; R.M. Wagner; R. White; A. Wierzcholska; R. Yang; D. Zaborov; M. Zacharias; R. Zanin; A.A. Zdziarski; A. Zech; F. Zefi; A. Ziegler; J. Zorn; N. Żywucka

doi:10.3847/1538-4357/aaf1c4

$The 2014 TeV $\gamma$-Ray Flare of Mrk 501 Seen with H.E.S.S.: Temporal and Spectral Constraints on Lorentz Invariance Violation$

Article de revue

Avec comité de lecture

The 2014 TeV $\gamma$-Ray Flare of Mrk 501 Seen with H.E.S.S.: Temporal and Spectral Constraints on Lorentz Invariance Violation

H. Abdalla, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E.O. Angüner, M. Arakawa, C. Arcaro, C. Armand, M. Arrieta, M. Backes, M. Barnard, …

The Astrophysical Journal, Vol.870(2)

2019

DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaf1c4

Résumé

BL Lacertae objects: individual

invariance: Lorentz

blazar

background

time delay

flux

attenuation

astroparticle physics

exceptional

gamma rays: galaxies

violation: Lorentz

gamma ray: VHE

photon: dispersion relation

perturbation: linear

spectral

HESS

energy dependence

Cherenkov counter

The blazar Mrk 501 (z = 0.034) was observed at very-high-energy (VHE, E ≳ 100 GeV) gamma-ray wavelengths during a bright flare on the night of 2014 June 23–24 (MJD 56832) with the H.E.S.S. phase-II array of Cherenkov telescopes. Data taken that night by H.E.S.S. at large zenith angle reveal an exceptional number of gamma-ray photons at multi-TeV energies, with rapid flux variability and an energy coverage extending significantly up to 20 TeV. This data set is used to constrain Lorentz invariance violation (LIV) using two independent channels: a temporal approach considers the possibility of an energy dependence in the arrival time of gamma-rays, whereas a spectral approach considers the possibility of modifications to the interaction of VHE gamma-rays with extragalactic background light (EBL) photons. The non-detection of energy-dependent time delays and the non-observation of deviations between the measured spectrum and that of a supposed power-law intrinsic spectrum with standard EBL attenuation are used independently to derive strong constraints on the energy scale of LIV (E QG) in the subluminal scenario for linear and quadratic perturbations in the dispersion relation of photons. For the case of linear perturbations, the 95% confidence level limits obtained are E QG,1 > 3.6 × 1017 GeV using the temporal approach and E QG,1 > 2.6 × 1019 GeV using the spectral approach. For the case of quadratic perturbations, the limits obtained are E QG,2 > 8.5 × 1010 GeV using the temporal approach and E QG,2 > 7.8 × 1011 GeV using the spectral approach.

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Détails

Titre: The 2014 TeV $\gamma$-Ray Flare of Mrk 501 Seen with H.E.S.S.: Temporal and Spectral Constraints on Lorentz Invariance Violation
Créateurs - sans rôle: H. Abdalla - North-West University
F. Aharonian - Max Planck Institute for Nuclear Physics
F. Ait Benkhali
E.O. Angüner - Aix-Marseille Université
M. Arakawa - Rikkyo University
C. Arcaro - North-West University
C. Armand - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
M. Arrieta - Centre National de la Recherche Scientifique
M. Backes - North-West University
M. Barnard - North-West University
Y. Becherini - Linnaeus University
J. Becker Tjus
D. Berge
S. Bernhard - Universität Innsbruck
K. Bernlöhr - Max Planck Institute for Nuclear Physics
R. Blackwell - The University of Adelaide
M. Böttcher - North-West University
C. Boisson - Université Paris Cité
J. Bolmont - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
S. Bonnefoy
P. Bordas - Max Planck Institute for Nuclear Physics
J. Bregeon - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Brun - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
P. Brun - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
M. Bryan - University of Amsterdam
M. Büchele - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
T. Bulik - University of Warsaw
T. Bylund - Linnaeus University
M. Capasso - University of Tübingen
S. Caroff - Laboratoire Leprince-Ringuet
A. Carosi - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
M. Cerruti - Sorbonne Paris Cité
N. Chakraborty - Max Planck Institute for Nuclear Physics
S. Chandra - North-West University
R.C.G. Chaves - Université de Montpellier
A. Chen - University of the Witwatersrand
S. Colafrancesco - University of the Witwatersrand
B. Condon - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
I.D. Davids - University of Namibia
C. Deil - Max Planck Institute for Nuclear Physics
J. Devin - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
P. Dewilt - The University of Adelaide
L. Dirson - Universität Hamburg
A. Djannati-Atai - Université Paris Cité
A. Dmytriiev - Université Paris Sciences et Lettres
A. Donath - Max Planck Institute for Nuclear Physics
V. Doroshenko - University of Tübingen
L.O'C. Drury
J. Dyks - Polish Academy of Sciences
K. Egberts - University of Potsdam
G. Emery - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
J.-P. Ernenwein - Aix-Marseille Université
S. Eschbach - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Fegan - Laboratoire Leprince-Ringuet
A. Fiasson - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
G. Fontaine - Centre National de la Recherche Scientifique
S. Funk - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. Füssling
S. Gabici - Sorbonne Paris Cité
Y.A. Gallant - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Gaté - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Giavitto
D. Glawion - Heidelberg University
J.F. Glicenstein - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
D. Gottschall - University of Tübingen
M.-H. Grondin - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
J. Hahn - Max Planck Institute for Nuclear Physics
M. Haupt
G. Heinzelmann - Universität Hamburg
G. Henri - Centre National de la Recherche Scientifique
G. Hermann - Max Planck Institute for Nuclear Physics
J.A. Hinton - Max Planck Institute for Nuclear Physics
W. Hofmann - Max Planck Institute for Nuclear Physics
C. Hoischen - University of Potsdam
T.L. Holch - Humboldt-Universität zu Berlin
M. Holler - Universität Innsbruck
D. Horns - Universität Hamburg
D. Huber - Universität Innsbruck
H. Iwasaki - Rikkyo University
A. Jacholkowska - Sorbonne Paris Cité
M. Jamrozy - Jagiellonian University
D. Jankowsky - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
F. Jankowsky - Heidelberg University
L. Jouvin - Sorbonne Paris Cité
I. Jung-Richardt - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M.A. Kastendieck - Universität Hamburg
K. Katarzyński - Nicolaus Copernicus University
M. Katsuragawa - Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe
U. Katz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
D. Kerszberg - Sorbonne Paris Cité
D. Khangulyan - Rikkyo University
B. Khélifi - Université Paris Cité
J. King - Max Planck Institute for Nuclear Physics
S. Klepser
W. Kluźniak - Polish Academy of Sciences
Nu. Komin - University of the Witwatersrand
K. Kosack - CEA Paris-Saclay
S. Krakau - Ruhr University Bochum
M. Kraus - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
P.P. Krüger - North-West University
G. Lamanna - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
J. Lau
J. Lefaucheur - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
A. Lemière - AstroParticule et Cosmologie
M. Lemoine-Goumard - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
J.-P. Lenain - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
E. Leser
T. Lohse
M. Lorentz
R. López-Coto
I. Lypova
D. Malyshev
V. Marandon
Alexandre Marcowith - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
C. Mariaud - Laboratoire Leprince-Ringuet
G. Martí-Devesa
R. Marx
G. Maurin - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
P.J. Meintjes
A.M.W. Mitchell
R. Moderski
M. Mohamed
L. Mohrmann
E. Moulin - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
T. Murach
S. Nakashima
M. de Naurois - Laboratoire Leprince-Ringuet
H. Ndiyavala
F. Niederwanger
J. Niemiec
L. Oakes
P. O'Brien
H. Odaka
S. Ohm
M. Ostrowski
I. Oya
M. Padovani - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
M. Panter
R.D. Parsons
C. Perennes - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
P.-O. Petrucci - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
B. Peyaud - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
Q. Piel - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
S. Pita - AstroParticule et Cosmologie
V. Poireau - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Priyana Noel
D. Prokhorov
H. Prokoph
G. Pühlhofer
M. Punch - AstroParticule et Cosmologie
A. Quirrenbach
S. Raab
R. Rauth
A. Reimer
O. Reimer
Matthieu Renaud - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Rieger - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
L. Rinchiuso - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
C. Romoli
G. Rowell
B. Rudak
E. Ruiz-Velasco
V. Sahakian
S. Saito
D.A. Sanchez - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Santangelo
M. Sasaki
R. Schlickeiser
F. Schüssler - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
A. Schulz
U. Schwanke
S. Schwemmer
M. Seglar-Arroyo - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
M. Senniappan
A.S. Seyffert
N. Shafi
I. Shilon
K. Shiningayamwe
R. Simoni
A. Sinha - AstroParticule et Cosmologie
H. Sol - Laboratoire Univers et Théories
F. Spanier
A. Specovius
M. Spir-Jacob - AstroParticule et Cosmologie
Ł. Stawarz
R. Steenkamp
C. Stegmann
C. Steppa
T. Takahashi
J.-P. Tavernet - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
T. Tavernier - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
A.M. Taylor
R. Terrier - AstroParticule et Cosmologie
L. Tibaldo
D. Tiziani
M. Tluczykont
C. Trichard - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. Tsirou - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
N. Tsuji
R. Tuffs
Y. Uchiyama
D.J. van Der Walt
C. van Eldik
C. van Rensburg
B. van Soelen
George Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
J. Veh
C. Venter
P. Vincent - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
J. Vink
F. Voisin
H.J. Völk
T. Vuillaume - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
Z. Wadiasingh
S.J. Wagner
R.M. Wagner
R. White
A. Wierzcholska
R. Yang
D. Zaborov - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. Zacharias
R. Zanin
A.A. Zdziarski
A. Zech - Laboratoire Univers et Théories
F. Zefi - Laboratoire Leprince-Ringuet
A. Ziegler
J. Zorn
N. Żywucka
Détails de publication: The Astrophysical Journal, Vol.870(2)
Identifiants: 99161578709311
Unité académique: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Langue: English
Type de ressource: Journal article
Champs locaux: hal-02000028