The $\gamma$-ray spectrum of the core of Centaurus A as observed with H.E.S.S. and Fermi-LAT

H. Abdalla; A. Abramowski; F. Aharonian; F. Ait Benkhali; E.O. Angüner; M. Arakawa; C. Armand; M. Arrieta; M. Backes; A. Balzer; 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; M. Capasso; S. Caroff; A. Carosi; S. Casanova; M. Cerruti; N. Chakraborty; R.C.G. Chaves; A. Chen; J. Chevalier; S. Colafrancesco; B. Condon; J. Conrad; I.D. Davids; J. Decock; C. Deil; J. Devin; P. Dewilt; L. Dirson; A Djannati-Ataï; A. Donath; L.O'C. Drury; J. Dyks; T. Edwards; K. Egberts; G. Emery; J.-P. Ernenwein; S. Eschbach; C. Farnier; S. Fegan; M.V. Fernandes; A. Fiasson; G. Fontaine; S. Funk; M. Füssling; S. Gabici; Y.A. Gallant; T. Garrigoux; F. Gaté; G. Giavitto; D. Glawion; J.F. Glicenstein; D. Gottschall; M.-H. Grondin; J. Hahn; M. Haupt; J. Hawkes; G. Heinzelmann; G. Henri; G. Hermann; J.A. Hinton; W. Hofmann; C. Hoischen; T.L. Holch; M. Holler; D. Horns; A. Ivascenko; H. Iwasaki; A. Jacholkowska; M. Jamrozy; D. Jankowsky; F. Jankowsky; M. Jingo; L. Jouvin; I. Jung-Richardt; M.A. Kastendieck; K. Katarzyński; M. Katsuragawa; U. Katz; D. Kerszberg; D. Khangulyan; B. Khélifi; J. King; S. Klepser; D. Klochkov; W. Kluźniak; Nu. Komin; K. Kosack; S. Krakau; M. Kraus; P.P. Krüger; H. Laffon; G. Lamanna; J. Lau; J. Lefaucheur; A. Lemière; M. Lemoine-Goumard; J.-P. Lenain; E. Leser; T. Lohse; M. Lorentz; R. Liu; R. López-Coto; I. Lypova; D. Malyshev; V. Marandon; Alexandre Marcowith; C. Mariaud; R. Marx; G. Maurin; N. Maxted; M. Mayer; P.J. Meintjes; M. Meyer; A.M.W. Mitchell; R. Moderski; M. Mohamed; L. Mohrmann; K. Morå; 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; N.W. Pekeur; G. Pelletier; C. Perennes; P.-O. Petrucci; B. Peyaud; Q. Piel; S. Pita; V. Poireau; D.A. Prokhorov; H. Prokoph; G. Pühlhofer; M. Punch; A. Quirrenbach; S. Raab; R. Rauth; A. Reimer; O. Reimer; Matthieu Renaud; R. de Los Reyes; F. Rieger; L. Rinchiuso; C. Romoli; G. Rowell; B. Rudak; C.B. Rulten; V. Sahakian; S. Saito; D.A. Sanchez; A. Santangelo; M. Sasaki; R. Schlickeiser; F. Schüssler; A. Schulz; U. Schwanke; S. Schwemmer; M. Seglar-Arroyo; A.S. Seyffert; N. Shafi; I. Shilon; K. Shiningayamwe; R. Simoni; H. Sol; F. Spanier; M. Spir-Jacob; L. Stawarz; R. Steenkamp; C. Stegmann; C. Steppa; I. Sushch; 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; A. Viana; P. Vincent; J. Vink; F. Voisin; H.J. Völk; T. Vuillaume; Z. Wadiasingh; S.J. Wagner; P. Wagner; R.M. Wagner; R. White; A. Wierzcholska; P. Willmann; A. Wörnlein; D. Wouters; R. Yang; D. Zaborov; M. Zacharias; R. Zanin; A.A. Zdziarski; A. Zech; F. Zefi; A. Ziegler; J. Zorn; N. Żywucka; J.D. Magill; S. Buson; C.C. Cheung; J.S. Perkins; Y. Tanaka

doi:10.1051/0004-6361/201832640

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$The $\gamma$-ray spectrum of the core of Centaurus A as observed with H.E.S.S. and Fermi-LAT$

Article de revue

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The $\gamma$-ray spectrum of the core of Centaurus A as observed with H.E.S.S. and Fermi-LAT

H. Abdalla, A. Abramowski, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E.O. Angüner, M. Arakawa, C. Armand, M. Arrieta, M. Backes, A. Balzer, …

Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.619

2018

DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201832640

Résumé

statistical

flux

photon

gamma ray: energy spectrum

energy spectrum

HESS

spectral

GLAST

gamma ray: VHE

galaxy: radio wave

energy: high

radiation mechanisms: non-thermal

gamma rays: galaxies

Centaurus A (Cen A) is the nearest radio galaxy discovered as a very-high-energy (VHE; 100 GeV–100 TeV) γ-ray source by the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.). It is a faint VHE γ-ray emitter, though its VHE flux exceeds both the extrapolation from early Fermi-LAT observations as well as expectations from a (misaligned) single-zone synchrotron-self Compton (SSC) description. The latter satisfactorily reproduces the emission from Cen A at lower energies up to a few GeV. New observations with H.E.S.S., comparable in exposure time to those previously reported, were performed and eight years of Fermi-LAT data were accumulated to clarify the spectral characteristics of the γ-ray emission from the core of Cen A. The results allow us for the first time to achieve the goal of constructing a representative, contemporaneous γ-ray core spectrum of Cen A over almost five orders of magnitude in energy. Advanced analysis methods, including the template fitting method, allow detection in the VHE range of the core with a statistical significance of 12σ on the basis of 213 hours of total exposure time. The spectrum in the energy range of 250 GeV–6 TeV is compatible with a power-law function with a photon index Γ = 2.52 ± 0.13stat ± 0.20sys. An updated Fermi-LAT analysis provides evidence for spectral hardening by ΔΓ ≃ 0.4 ± 0.1 at γ-ray energies above 2.8+1.0−0.6 GeV at a level of 4.0σ. The fact that the spectrum hardens at GeV energies and extends into the VHE regime disfavour a single-zone SSC interpretation for the overall spectral energy distribution (SED) of the core and is suggestive of a new γ-ray emitting component connecting the high-energy emission above the break energy to the one observed at VHE energies. The absence of significant variability at both GeV and TeV energies does not yet allow disentanglement of the physical nature of this component, though a jet-related origin is possible and a simple two-zone SED model fit is provided to this end.Key words: gamma rays: galaxies / radiation mechanisms: non-thermal⋆ Corresponding author: H.E.S.S. and LAT Collaborations, e-mail: contact.hess@hess-experiment.eu; jmagill@umd.edu.† Funded by EU FP7 Marie Curie, grant agreement No. PIEF-GA-2012-332350.

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Détails

Titre: The $\gamma$-ray spectrum of the core of Centaurus A as observed with H.E.S.S. and Fermi-LAT
Créateurs - sans rôle: H. Abdalla
A. Abramowski
F. Aharonian
F. Ait Benkhali
E.O. Angüner
M. Arakawa
C. Armand - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
M. Arrieta - Laboratoire Univers et Théories
M. Backes
A. Balzer
M. Barnard
Y. Becherini
J. Becker Tjus
D. Berge
S. Bernhard
K. Bernlöhr
R. Blackwell
M. Böttcher
C. Boisson - Laboratoire Univers et Théories
J. Bolmont - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
S. Bonnefoy
P. Bordas
J. Bregeon - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Brun - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
P. Brun - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
M. Bryan
M. Büchele
T. Bulik
M. Capasso
S. Caroff - Laboratoire Leprince-Ringuet
A. Carosi - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
S. Casanova
M. Cerruti - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
N. Chakraborty
R.C.G. Chaves - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
A. Chen
J. Chevalier - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
S. Colafrancesco
B. Condon - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
J. Conrad
I.D. Davids
J. Decock - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
C. Deil
J. Devin - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
P. Dewilt
L. Dirson
A Djannati-Ataï - AstroParticule et Cosmologie
A. Donath
L.O'C. Drury
J. Dyks
T. Edwards
K. Egberts
G. Emery - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
J.-P. Ernenwein - Centre de physique des particules de Marseille
S. Eschbach
C. Farnier
S. Fegan - Laboratoire Leprince-Ringuet
M.V. Fernandes
A. Fiasson - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Fontaine - Laboratoire Leprince-Ringuet
S. Funk
M. Füssling
S. Gabici - AstroParticule et Cosmologie
Y.A. Gallant - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
T. Garrigoux
F. Gaté - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Giavitto
D. Glawion
J.F. Glicenstein - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
D. Gottschall
M.-H. Grondin - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
J. Hahn
M. Haupt
J. Hawkes
G. Heinzelmann
G. Henri - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
G. Hermann
J.A. Hinton
W. Hofmann
C. Hoischen
T.L. Holch
M. Holler
D. Horns
A. Ivascenko
H. Iwasaki
A. Jacholkowska - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
M. Jamrozy
D. Jankowsky
F. Jankowsky
M. Jingo
L. Jouvin - AstroParticule et Cosmologie
I. Jung-Richardt
M.A. Kastendieck
K. Katarzyński
M. Katsuragawa
U. Katz
D. Kerszberg - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
D. Khangulyan
B. Khélifi - AstroParticule et Cosmologie
J. King
S. Klepser
D. Klochkov
W. Kluźniak
Nu. Komin
K. Kosack - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
S. Krakau
M. Kraus
P.P. Krüger
H. Laffon - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
G. Lamanna - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
J. Lau
J. Lefaucheur - Laboratoire Univers et Théories
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 - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
R. Liu
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
R. Marx
G. Maurin - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
N. Maxted
M. Mayer
P.J. Meintjes
M. Meyer
A.M.W. Mitchell
R. Moderski
M. Mohamed
L. Mohrmann
K. Morå
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
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I. Oya
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C. Perennes - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
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S. Pita - AstroParticule et Cosmologie
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A. Ziegler
J. Zorn
N. Żywucka
J.D. Magill
S. Buson
C.C. Cheung
J.S. Perkins
Y. Tanaka
Détails de publication: Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.619
Identifiants: 99150276409311
Unité académique: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Langue: English
Type de ressource: Journal article
Champs locaux: hal-01867378