Fermi detection of gamma-ray emission from the hot coronae of radio-quiet active galactic nuclei
Issued Date
2025-01-01
Resource Type
eISSN
23973366
Scopus ID
2-s2.0-105008581715
Journal Title
Nature Astronomy
Rights Holder(s)
SCOPUS
Bibliographic Citation
Nature Astronomy (2025)
Suggested Citation
Liu J.R., Wang J.M., Zhao Z.H., Torres D.F., Thayer J.B., Tajima H., Suson D.J., Spinelli P., Spandre G., Siskind E.J., Sgrò C., Serini D., Saz Parkinson P.M., Sánchez-Conde M., Reimer O., Reimer A., Razzano M., Rani B., Rando R., Rainò S., Principe G., Porter T.A., Pillera R., Pesce-Rollins M., Persic M., Panzarini G., Paneque D., Ormes J.F., Orlando E., Orienti M., Omodei N., Niwa R., Negro M., Moskalenko I.V., Morselli A., Morishita T., Monzani M.E., Mizuno T., Mitthumsiri W., Mirabal N., Michelson P.F., Mereu I., Mazziotta M.N., Martí-Devesa G., Marcotulli L., Maldera S., Lubrano P., Lorusso L., Loparco F., Longo F., Liodakis I., Li J., Lemoine-Goumard M., Laviron A., Kuss M., Kayanoki T., Karwin C., Hou X., Horan D., Hewitt J.W., Hays E., Hashizume M., Guiriec S., Grenier I.A., Green D., Giroletti M., Giordano F., Giliberti M., Giglietto N., Germani S., Gasparrini D., Gasbarra C., Gargano F., Fusco P., Funk S., Fukazawa Y., Franckowiak A., Fiori A., Fegan S.J., Domínguez A., Di Venere L., Dinesh A., Di Lalla N., D’Ammando F., Cutini S., Orestano P.C., Ciprini S., Cibrario N., Chiaro G., Cavazzuti E., Caraveo P.A., Cameron R.A., Buson S., Bruel P., Bonino R., Blandford R.D., Bissaldi E., Berenji B., Bellazzini R., Gonzalez J.B. Fermi detection of gamma-ray emission from the hot coronae of radio-quiet active galactic nuclei. Nature Astronomy (2025). doi:10.1038/s41550-025-02538-2 Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/123456789/110979
Title
Fermi detection of gamma-ray emission from the hot coronae of radio-quiet active galactic nuclei
Author(s)
Liu J.R.
Wang J.M.
Zhao Z.H.
Torres D.F.
Thayer J.B.
Tajima H.
Suson D.J.
Spinelli P.
Spandre G.
Siskind E.J.
Sgrò C.
Serini D.
Saz Parkinson P.M.
Sánchez-Conde M.
Reimer O.
Reimer A.
Razzano M.
Rani B.
Rando R.
Rainò S.
Principe G.
Porter T.A.
Pillera R.
Pesce-Rollins M.
Persic M.
Panzarini G.
Paneque D.
Ormes J.F.
Orlando E.
Orienti M.
Omodei N.
Niwa R.
Negro M.
Moskalenko I.V.
Morselli A.
Morishita T.
Monzani M.E.
Mizuno T.
Mitthumsiri W.
Mirabal N.
Michelson P.F.
Mereu I.
Mazziotta M.N.
Martí-Devesa G.
Marcotulli L.
Maldera S.
Lubrano P.
Lorusso L.
Loparco F.
Longo F.
Liodakis I.
Li J.
Lemoine-Goumard M.
Laviron A.
Kuss M.
Kayanoki T.
Karwin C.
Hou X.
Horan D.
Hewitt J.W.
Hays E.
Hashizume M.
Guiriec S.
Grenier I.A.
Green D.
Giroletti M.
Giordano F.
Giliberti M.
Giglietto N.
Germani S.
Gasparrini D.
Gasbarra C.
Gargano F.
Fusco P.
Funk S.
Fukazawa Y.
Franckowiak A.
Fiori A.
Fegan S.J.
Domínguez A.
Di Venere L.
Dinesh A.
Di Lalla N.
D’Ammando F.
Cutini S.
Orestano P.C.
Ciprini S.
Cibrario N.
Chiaro G.
Cavazzuti E.
Caraveo P.A.
Cameron R.A.
Buson S.
Bruel P.
Bonino R.
Blandford R.D.
Bissaldi E.
Berenji B.
Bellazzini R.
Gonzalez J.B.
Wang J.M.
Zhao Z.H.
Torres D.F.
Thayer J.B.
Tajima H.
Suson D.J.
Spinelli P.
Spandre G.
Siskind E.J.
Sgrò C.
Serini D.
Saz Parkinson P.M.
Sánchez-Conde M.
Reimer O.
Reimer A.
Razzano M.
Rani B.
Rando R.
Rainò S.
Principe G.
Porter T.A.
Pillera R.
Pesce-Rollins M.
Persic M.
Panzarini G.
Paneque D.
Ormes J.F.
Orlando E.
Orienti M.
Omodei N.
Niwa R.
Negro M.
Moskalenko I.V.
Morselli A.
Morishita T.
Monzani M.E.
Mizuno T.
Mitthumsiri W.
Mirabal N.
Michelson P.F.
Mereu I.
Mazziotta M.N.
Martí-Devesa G.
Marcotulli L.
Maldera S.
Lubrano P.
Lorusso L.
Loparco F.
Longo F.
Liodakis I.
Li J.
Lemoine-Goumard M.
Laviron A.
Kuss M.
Kayanoki T.
Karwin C.
Hou X.
Horan D.
Hewitt J.W.
Hays E.
Hashizume M.
Guiriec S.
Grenier I.A.
Green D.
Giroletti M.
Giordano F.
Giliberti M.
Giglietto N.
Germani S.
Gasparrini D.
Gasbarra C.
Gargano F.
Fusco P.
Funk S.
Fukazawa Y.
Franckowiak A.
Fiori A.
Fegan S.J.
Domínguez A.
Di Venere L.
Dinesh A.
Di Lalla N.
D’Ammando F.
Cutini S.
Orestano P.C.
Ciprini S.
Cibrario N.
Chiaro G.
Cavazzuti E.
Caraveo P.A.
Cameron R.A.
Buson S.
Bruel P.
Bonino R.
Blandford R.D.
Bissaldi E.
Berenji B.
Bellazzini R.
Gonzalez J.B.
Author's Affiliation
Chinese Academy of Sciences
University of Chinese Academy of Sciences
Université Paris-Saclay
University of Science and Technology of China
Università degli Studi di Padova
Nagoya University
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Università degli Studi di Torino
Universidad Complutense de Madrid
Ruhr-Universitat Bochum
Universidad Autónoma de Madrid
Hiroshima University
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
Louisiana State University
The George Washington University
NASA Goddard Space Flight Center
Università degli Studi di Perugia
Clemson University
Universität Innsbruck
Università degli Studi di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats
Universidad de la Laguna
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences
Yale School of Engineering & Applied Science
University of Denver
Politecnico di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
NASA Marshall Space Flight Center
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
Faculty of Science, Mahidol University
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
California State University, Los Angeles
College of Engineering and Information Technology
University of North Florida
Osservatorio Astronomico di Padova
Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña
Purdue University Northwest
Santa Cruz Institute for Particle Physics
Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
CSIC - Instituto de Ciencias del Espacio (ICE)
Laboratoire Leprince-Ringuet
Yunnan Observatories
Agenzia Spaziale Italiana
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
LP2I - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
Vatican Observatory
NYCB Realtime Computing Inc.
National Astronomical Observatory of China
stituto Nazionale di Fisica Nucleare
University of Chinese Academy of Sciences
Université Paris-Saclay
University of Science and Technology of China
Università degli Studi di Padova
Nagoya University
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Università degli Studi di Torino
Universidad Complutense de Madrid
Ruhr-Universitat Bochum
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Hiroshima University
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
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The George Washington University
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats
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Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences
Yale School of Engineering & Applied Science
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Politecnico di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
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NASA Marshall Space Flight Center
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
Faculty of Science, Mahidol University
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
California State University, Los Angeles
College of Engineering and Information Technology
University of North Florida
Osservatorio Astronomico di Padova
Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña
Purdue University Northwest
Santa Cruz Institute for Particle Physics
Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
CSIC - Instituto de Ciencias del Espacio (ICE)
Laboratoire Leprince-Ringuet
Yunnan Observatories
Agenzia Spaziale Italiana
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
LP2I - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
Vatican Observatory
NYCB Realtime Computing Inc.
National Astronomical Observatory of China
stituto Nazionale di Fisica Nucleare
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Abstract
Relativistic jets around supermassive black holes are well-known powerful γ-ray emitters. In the absence of the jets in radio-quiet active galactic nuclei, how the supermassive black holes work in γ-ray bands is still unknown despite great observational efforts in the past three decades. Here, considering the previous efforts, we carefully select an active galactic nucleus sample composed of 37 nearby Seyfert galaxies with ultrahard X-rays for γ-ray detection by excluding all potential contamination in this band. Adopting a stacking technique, we report the significant γ-ray detection (test statistic 30.6, or 5.2σ) from the sample using 15-year Fermi-LAT observations. We find the average γ-ray luminosity of the sample to be (1.5 ± 1.0) × 10<sup>40</sup> erg s<sup>−1</sup> at energies of 1–300 GeV. Limited by the well-known pair production from the interaction of γ-rays with low-energy photons, γ-rays of more than several giga-electronvolts are found to originate from an extended corona (~2.7 × 10<sup>6</sup> gravitational radii), whereas the canonical much more compact X-ray corona (~10 gravitational radii) is responsible for γ-rays of one to several giga-electronvolts. The finding of the compact region lends strong support to the long-time theoretical expectations, but the extended corona is an unexpected finding. One promising scenario is that the electron–positron pairs produced in the compact X-ray corona would expand as a fireball, similar to that in γ-ray bursts, forming the structure of extended corona.