Unresolved Gamma-Ray Sky through its Angular Power Spectrum

M. Ackermann; M. Ajello; L. Baldini; J. Ballet; G. Barbiellini; D. Bastieri; R. Bellazzini; E. Bissaldi; R.D. Blandford; R. Bonino; E. Bottacini; J. Bregeon; P. Bruel; R. Buehler; E. Burns; S. Buson; R.A. Cameron; R. Caputo; P.A. Caraveo; E. Cavazzuti; S. Chen; G. Chiaro; S. Ciprini; D. Costantin; A. Cuoco; S. Cutini; F. d'Ammando; P. de La Torre Luque; F. de Palma; A. Desai; S.W. Digel; N. Di Lalla; M. Di Mauro; L. Di Venere; F. Fana Dirirsa; C. Favuzzi; A. Franckowiak; Y. Fukazawa; S. Funk; P. Fusco; F. Gargano; D. Gasparrini; N. Giglietto; F. Giordano; M. Giroletti; D. Green; I.A. Grenier; Lucas Guillemot; S. Guiriec; D. Horan; G. Jóhannesson; M. Kuss; S. Larsson; L. Latronico; J. Li; I. Liodakis; F. Longo; F. Loparco; P. Lubrano; J.D. Magill; S. Maldera; D. Malyshev; A. Manfreda; M.N. Mazziotta; I. Mereu; P.F. Michelson; W. Mitthumsiri; T. Mizuno; M.E. Monzani; A. Morselli; I.V. Moskalenko; M. Negro; E. Nuss; M. Orienti; E. Orlando; M. Palatiello; V.S. Paliya; D. Paneque; M. Persic; M. Pesce-Rollins; V. Petrosian; F. Piron; T.A. Porter; G. Principe; S. Rainò; R. Rando; M. Razzano; S. Razzaque; A. Reimer; O. Reimer; D. Serini; C. Sgrò; E.J. Siskind; G. Spandre; P. Spinelli; D.J. Suson; H. Tajima; M. Takahashi; J.B. Thayer; L. Tibaldo; D.F. Torres; E. Troja; T.M. Venters; G. Vianello; K. Wood; M. Yassine; G. Zaharijas; S. Ammazzalorso; N. Fornengo; M. Regis

doi:10.1103/PhysRevLett.121.241101

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Unresolved Gamma-Ray Sky through its Angular Power Spectrum

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Unresolved Gamma-Ray Sky through its Angular Power Spectrum

M. Ackermann, M. Ajello, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, D. Bastieri, R. Bellazzini, E. Bissaldi, R.D. Blandford, R. Bonino, …

Physical Review Letters, Vol.121(24)

2018

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.241101

Abstract

Gravitation and Astrophysics

power spectrum: angular dependence

gamma ray: background

energy spectrum: anisotropy

fluctuation

sensitivity

photon

energy: high

noise

GLAST

The gamma-ray sky has been observed with unprecedented accuracy in the last decade by the Fermi -large area telescope (LAT), allowing us to resolve and understand the high-energy Universe. The nature of the remaining unresolved emission [unresolved gamma-ray background (UGRB)] below the LAT source detection threshold can be uncovered by characterizing the amplitude and angular scale of the UGRB fluctuation field. This Letter presents a measurement of the UGRB autocorrelation angular power spectrum based on eight years of Fermi-LAT Pass 8 data products. The analysis is designed to be robust against contamination from resolved sources and noise systematics. The sensitivity to subthreshold sources is greatly enhanced with respect to previous measurements. We find evidence (with ∼3.7σ significance) that the scenario in which two classes of sources contribute to the UGRB signal is favored over a single class. A double power law with exponential cutoff can explain the anisotropy energy spectrum well, with photon indices of the two populations being 2.55±0.23 and 1.86±0.15.

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Details

Title: Unresolved Gamma-Ray Sky through its Angular Power Spectrum
Creators - without role: M. Ackermann - Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
M. Ajello - Clemson University
L. Baldini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
J. Ballet - CEA Paris-Saclay
G. Barbiellini - University of Trieste
D. Bastieri - University of Padua
R. Bellazzini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
E. Bissaldi - Polytechnic University of Bari
R.D. Blandford - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
R. Bonino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
E. Bottacini - Osservatorio Astronomico di Padova
J. Bregeon - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
P. Bruel - École Polytechnique
R. Buehler - Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
E. Burns - Goddard Space Flight Center
S. Buson - Goddard Space Flight Center
R.A. Cameron - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
R. Caputo - Goddard Space Flight Center
P.A. Caraveo - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano
E. Cavazzuti - Agenzia Spaziale Italiana
S. Chen - Osservatorio Astronomico di Padova
G. Chiaro - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano
S. Ciprini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
D. Costantin - University of Padua
A. Cuoco - RWTH Aachen University
S. Cutini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
F. d'Ammando
P. de La Torre Luque - Polytechnic University of Bari
F. de Palma - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
A. Desai - Clemson University
S.W. Digel - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
N. Di Lalla - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
M. Di Mauro - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
L. Di Venere - Polytechnic University of Bari
F. Fana Dirirsa
C. Favuzzi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
A. Franckowiak - Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Y. Fukazawa - Hiroshima University
S. Funk - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
P. Fusco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
F. Gargano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
D. Gasparrini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
N. Giglietto - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
F. Giordano - Polytechnic University of Bari
M. Giroletti - Istituto di Radioastronomia di Bologna
D. Green - University of Maryland, College Park
I.A. Grenier - Astrophysique, Instrumentation et Modélisation
Lucas Guillemot - Observatoire de Paris
S. Guiriec - Goddard Space Flight Center
D. Horan - Laboratoire Leprince-Ringuet
G. Jóhannesson - KTH Royal Institute of Technology
M. Kuss - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
S. Larsson - Fraunhofer Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics
L. Latronico - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
J. Li - Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
I. Liodakis - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
F. Longo - University of Trieste
F. Loparco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
P. Lubrano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
J.D. Magill - University of Maryland, College Park
S. Maldera - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
D. Malyshev - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A. Manfreda - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
M.N. Mazziotta - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
I. Mereu - University of Perugia
P.F. Michelson - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
W. Mitthumsiri - Mahidol University
T. Mizuno - Hiroshima University
M.E. Monzani - SLAC National Accelerator Laboratory
A. Morselli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Roma Tor Vergata
I.V. Moskalenko - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
M. Negro - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
E. Nuss - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
M. Orienti - Istituto di Radioastronomia di Bologna
E. Orlando - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
M. Palatiello - University of Trieste
V.S. Paliya - Clemson University
D. Paneque - Max Planck Institute for Physics
M. Persic - National Institute for Astrophysics
M. Pesce-Rollins - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
V. Petrosian - Stanford University
F. Piron - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
T.A. Porter - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
G. Principe - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Rainò - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R. Rando - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
M. Razzano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
S. Razzaque - University of Johannesburg
A. Reimer - Universität Innsbruck
O. Reimer - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
D. Serini - Polytechnic University of Bari
C. Sgrò - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
E.J. Siskind - Real Time Tomography
G. Spandre - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
P. Spinelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
D.J. Suson - Purdue University Northwest
H. Tajima - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
M. Takahashi - Max Planck Institute for Physics
J.B. Thayer - Stanford University
L. Tibaldo - Université de Toulouse
D.F. Torres - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats
E. Troja - Goddard Space Flight Center
T.M. Venters - Goddard Space Flight Center
G. Vianello - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
K. Wood - Praxis
M. Yassine - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
G. Zaharijas - University of Nova Gorica
S. Ammazzalorso - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
N. Fornengo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
M. Regis - University of Turin
Publication Details: Physical Review Letters, Vol.121(24)
Identifiers: 9933930509311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-01959734