Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources
Issued Date
2022-07-01
Resource Type
ISSN
0004637X
eISSN
15384357
Scopus ID
2-s2.0-85135274646
Journal Title
Astrophysical Journal
Volume
933
Issue
2
Rights Holder(s)
SCOPUS
Bibliographic Citation
Astrophysical Journal Vol.933 No.2 (2022)
Suggested Citation
Abdollahi S., Acero F., Ackermann M., Baldini L., Ballet J., Barbiellini G., Bastieri D., Bellazzini R., Berenji B., Berretta A., Bissaldi E., Blandford R.D., Bonino R., Bruel P., Buson S., Cameron R.A., Caputo R., Caraveo P.A., Castro D., Chiaro G., Cibrario N., Ciprini S., Coronado-Blázquez J., Crnogorcevic M., Cutini S., D'Ammando F., De Gaetano S., Di Lalla N., Dirirsa F., Di Venere L., Domínguez A., Fegan S.J., Fiori A., Fleischhack H., Franckowiak A., Fukazawa Y., Fusco P., Gammaldi V., Gargano F., Gasparrini D., Giacchino F., Giglietto N., Giordano F., Giroletti M., Glanzman T., Green D., Grenier I.A., Grondin M.H., Guiriec S., Gustafsson M., Harding A.K., Hays E., Hewitt J.W., Horan D., Hou X., Jóhannesson G., Kayanoki T., Kerr M., Kuss M., Larsson S., Latronico L., Lemoine-Goumard M., Li J., Longo F., Loparco F., Lubrano P., Maldera S., Malyshev D., Manfreda A., Martí-Devesa G., Mazziotta M.N., Mereu I., Michelson P.F., Mirabal N., Mitthumsiri W., Mizuno T., Monzani M.E., Morselli A., Moskalenko I.V., Nuss E., Omodei N., Orienti M., Orlando E., Ormes J.F., Paneque D., Pei Z., Persic M., Pesce-Rollins M., Pillera R., Poon H., Porter T.A., Principe G., Rainò S., Rando R., Rani B., Razzano M., Razzaque S., Reimer A., Reimer O., Reposeur T. Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources. Astrophysical Journal Vol.933 No.2 (2022). doi:10.3847/1538-4357/ac704f Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/20.500.14594/84496
Title
Search for New Cosmic-Ray Acceleration Sites within the 4FGL Catalog Galactic Plane Sources
Author(s)
Abdollahi S.
Acero F.
Ackermann M.
Baldini L.
Ballet J.
Barbiellini G.
Bastieri D.
Bellazzini R.
Berenji B.
Berretta A.
Bissaldi E.
Blandford R.D.
Bonino R.
Bruel P.
Buson S.
Cameron R.A.
Caputo R.
Caraveo P.A.
Castro D.
Chiaro G.
Cibrario N.
Ciprini S.
Coronado-Blázquez J.
Crnogorcevic M.
Cutini S.
D'Ammando F.
De Gaetano S.
Di Lalla N.
Dirirsa F.
Di Venere L.
Domínguez A.
Fegan S.J.
Fiori A.
Fleischhack H.
Franckowiak A.
Fukazawa Y.
Fusco P.
Gammaldi V.
Gargano F.
Gasparrini D.
Giacchino F.
Giglietto N.
Giordano F.
Giroletti M.
Glanzman T.
Green D.
Grenier I.A.
Grondin M.H.
Guiriec S.
Gustafsson M.
Harding A.K.
Hays E.
Hewitt J.W.
Horan D.
Hou X.
Jóhannesson G.
Kayanoki T.
Kerr M.
Kuss M.
Larsson S.
Latronico L.
Lemoine-Goumard M.
Li J.
Longo F.
Loparco F.
Lubrano P.
Maldera S.
Malyshev D.
Manfreda A.
Martí-Devesa G.
Mazziotta M.N.
Mereu I.
Michelson P.F.
Mirabal N.
Mitthumsiri W.
Mizuno T.
Monzani M.E.
Morselli A.
Moskalenko I.V.
Nuss E.
Omodei N.
Orienti M.
Orlando E.
Ormes J.F.
Paneque D.
Pei Z.
Persic M.
Pesce-Rollins M.
Pillera R.
Poon H.
Porter T.A.
Principe G.
Rainò S.
Rando R.
Rani B.
Razzano M.
Razzaque S.
Reimer A.
Reimer O.
Reposeur T.
Acero F.
Ackermann M.
Baldini L.
Ballet J.
Barbiellini G.
Bastieri D.
Bellazzini R.
Berenji B.
Berretta A.
Bissaldi E.
Blandford R.D.
Bonino R.
Bruel P.
Buson S.
Cameron R.A.
Caputo R.
Caraveo P.A.
Castro D.
Chiaro G.
Cibrario N.
Ciprini S.
Coronado-Blázquez J.
Crnogorcevic M.
Cutini S.
D'Ammando F.
De Gaetano S.
Di Lalla N.
Dirirsa F.
Di Venere L.
Domínguez A.
Fegan S.J.
Fiori A.
Fleischhack H.
Franckowiak A.
Fukazawa Y.
Fusco P.
Gammaldi V.
Gargano F.
Gasparrini D.
Giacchino F.
Giglietto N.
Giordano F.
Giroletti M.
Glanzman T.
Green D.
Grenier I.A.
Grondin M.H.
Guiriec S.
Gustafsson M.
Harding A.K.
Hays E.
Hewitt J.W.
Horan D.
Hou X.
Jóhannesson G.
Kayanoki T.
Kerr M.
Kuss M.
Larsson S.
Latronico L.
Lemoine-Goumard M.
Li J.
Longo F.
Loparco F.
Lubrano P.
Maldera S.
Malyshev D.
Manfreda A.
Martí-Devesa G.
Mazziotta M.N.
Mereu I.
Michelson P.F.
Mirabal N.
Mitthumsiri W.
Mizuno T.
Monzani M.E.
Morselli A.
Moskalenko I.V.
Nuss E.
Omodei N.
Orienti M.
Orlando E.
Ormes J.F.
Paneque D.
Pei Z.
Persic M.
Pesce-Rollins M.
Pillera R.
Poon H.
Porter T.A.
Principe G.
Rainò S.
Rando R.
Rani B.
Razzano M.
Razzaque S.
Reimer A.
Reimer O.
Reposeur T.
Author's Affiliation
Oskar Klein Centre
Yunnan Observatories
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
Université Paris-Saclay
Université de Bordeaux
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
Korea Astronomy and Space Science Institute
Raunvísindastofnun Háskólans
Agenzia Spaziale Italiana
Georg-August-Universität Göttingen
Hiroshima University
California State University, Los Angeles
Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)
Osservatorio Astronomico di Trieste
Università di Pisa
Politecnico di Bari
Universidad Complutense de Madrid
Naval Research Laboratory
Université Toulouse III - Paul Sabatier
Universidad Autónoma de Madrid
SLAC National Accelerator Laboratory
University of Maryland, Baltimore County (UMBC)
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Catholic University of America
American University
University of Maryland, College Park
Chinese Academy of Sciences
University of Science and Technology of China
Università degli Studi di Trieste
University of Denver
Högskolan Dalarna
École polytechnique
Mahidol University
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
Università degli Studi di Torino
Universität Innsbruck
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
NASA Goddard Space Flight Center
Los Alamos National Laboratory
Ruhr-Universitat Bochum
The George Washington University
Università degli Studi di Perugia
The Royal Institute of Technology (KTH)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
University of Johannesburg
Università degli Studi di Padova
University of North Florida
Ethiopian Space Science and Technology Institute
Yunnan Observatories
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
Université Paris-Saclay
Université de Bordeaux
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
Korea Astronomy and Space Science Institute
Raunvísindastofnun Háskólans
Agenzia Spaziale Italiana
Georg-August-Universität Göttingen
Hiroshima University
California State University, Los Angeles
Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)
Osservatorio Astronomico di Trieste
Università di Pisa
Politecnico di Bari
Universidad Complutense de Madrid
Naval Research Laboratory
Université Toulouse III - Paul Sabatier
Universidad Autónoma de Madrid
SLAC National Accelerator Laboratory
University of Maryland, Baltimore County (UMBC)
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Catholic University of America
American University
University of Maryland, College Park
Chinese Academy of Sciences
University of Science and Technology of China
Università degli Studi di Trieste
University of Denver
Högskolan Dalarna
École polytechnique
Mahidol University
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
Università degli Studi di Torino
Universität Innsbruck
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
NASA Goddard Space Flight Center
Los Alamos National Laboratory
Ruhr-Universitat Bochum
The George Washington University
Università degli Studi di Perugia
The Royal Institute of Technology (KTH)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
University of Johannesburg
Università degli Studi di Padova
University of North Florida
Ethiopian Space Science and Technology Institute
Other Contributor(s)
Abstract
Cosmic rays are mostly composed of protons accelerated to relativistic speeds. When those protons encounter interstellar material, they produce neutral pions, which in turn decay into gamma-rays. This offers a compelling way to identify the acceleration sites of protons. A characteristic hadronic spectrum, with a low-energy break around 200 MeV, was detected in the gamma-ray spectra of four supernova remnants (SNRs), IC 443, W44, W49B, and W51C, with the Fermi Large Area Telescope. This detection provided direct evidence that cosmic-ray protons are (re-)accelerated in SNRs. Here, we present a comprehensive search for low-energy spectral breaks among 311 4FGL catalog sources located within 5° from the Galactic plane. Using 8 yr of data from the Fermi Large Area Telescope between 50 MeV and 1 GeV, we find and present the spectral characteristics of 56 sources with a spectral break confirmed by a thorough study of systematic uncertainty. Our population of sources includes 13 SNRs for which the proton-proton interaction is enhanced by the dense target material; the high-mass gamma-ray binary LS I+61 303; the colliding wind binary η Carinae; and the Cygnus star-forming region. This analysis better constrains the origin of the gamma-ray emission and enlarges our view to potential new cosmic-ray acceleration sites.