Search for steady point-like sources in the astrophysical muon neutrino flux with 8 years of IceCube data

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作者
Aartsen, M. G. [18 ]
Ackermann, M. [56 ]
Adams, J. [18 ]
Aguilar, J. A. [13 ]
Ahlers, M. [23 ]
Ahrens, M. [48 ]
Altmann, D. [27 ]
Andeen, K. [38 ]
Anderson, T. [53 ]
Ansseau, I. [13 ]
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Arguelles, C. [15 ]
Auffenberg, J. [1 ]
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Backes, P. [1 ]
Bagherpour, H. [18 ]
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Barbano, A. [28 ]
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Barwick, S. W. [30 ]
Baum, V. [37 ]
Bay, R. [9 ]
Beatty, J. J. [20 ,21 ,22 ]
Tjus, J. Becker [12 ]
Becker, K. -H. [55 ]
BenZvi, S. [47 ]
Berley, D. [19 ]
Bernardini, E. [56 ]
Besson, D. Z. [31 ]
Binder, G. [9 ,10 ]
Bindig, D. [55 ]
Blaufuss, E. [19 ]
Blot, S. [56 ]
Bohm, C. [48 ]
Boerner, M. [24 ]
Bos, F. [12 ]
Boeser, S. [37 ]
Botner, O. [54 ]
Bourbeau, E. [23 ]
Bourbeau, J. [35 ,36 ]
Bradascio, F. [56 ]
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机构
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[2] Univ Adelaide, Dept Phys, Adelaide, SA 5005, Australia
[3] Univ Alaska Anchorage, Dept Phys & Astron, 3211 Provdence Dr, Anchorage, AK 99508 USA
[4] Univ Texas Arlington, Dept Phys, 502 Yates St,Sci Hall Rm 108,POB 19059, Arlington, TX 76019 USA
[5] Clark Atlanta Univ, CTSPS, Atlanta, GA 30314 USA
[6] Georgia Inst Technol, Sch Phys, Atlanta, GA 30332 USA
[7] Georgia Inst Technol, Ctr Relativist Astrophys, Atlanta, GA 30332 USA
[8] Southern Univ, Dept Phys, Baton Rouge, LA 70813 USA
[9] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA
[10] Lawrence Berkeley Natl Lab, Berkeley, CA 94720 USA
[11] Humboldt Univ, Inst Phys, D-12489 Berlin, Germany
[12] Ruhr Univ Bochum, Fak Phys & Astron, D-44780 Bochum, Germany
[13] Univ Libre Bruxelles, Sci Fac CP230, B-1050 Brussels, Belgium
[14] VUB, Dienst ELEM, B-1050 Brussels, Belgium
[15] MIT, Dept Phys, Cambridge, MA 02139 USA
[16] Chiba Univ, Dept Phys, Chiba 2638522, Japan
[17] Chiba Univ, Inst Global Prominent Res, Chiba 2638522, Japan
[18] Univ Canterbury, Dept Phys & Astron, Private Bag 4800, Christchurch, New Zealand
[19] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA
[20] Ohio State Univ, Dept Phys, Columbus, OH 43210 USA
[21] Ohio State Univ, Ctr Cosmol & Astroparticle Phys, Columbus, OH 43210 USA
[22] Ohio State Univ, Dept Astron, Columbus, OH 43210 USA
[23] Univ Copenhagen, Niels Bohr Inst, DK-2100 Copenhagen, Denmark
[24] TU Dortmund Univ, Dept Phys, D-44221 Dortmund, Germany
[25] Michigan State Univ, Dept Phys & Astron, E Lansing, MI 48824 USA
[26] Univ Alberta, Dept Phys, Edmonton, AB T6G 2E1, Canada
[27] Friedrich Alexander Univ Erlangen Nurnberg, Erlangen Ctr Astroparticle Phys, D-91058 Erlangen, Germany
[28] Univ Geneva, Dept Phys Nucl & Corpusculaire, CH-1211 Geneva, Switzerland
[29] Univ Ghent, Dept Phys & Astron, B-9000 Ghent, Belgium
[30] Univ Calif Irvine, Dept Phys & Astron, Irvine, CA 92697 USA
[31] Univ Kansas, Dept Phys & Astron, Lawrence, KS 66045 USA
[32] SNOLAB, 1039 Reg Rd 24,Creighton Mine 9, Lively, ON P3Y 1N2, Canada
[33] Univ Calif Los Angeles, Dept Phys & Astron, Los Angeles, CA 90095 USA
[34] Univ Wisconsin, Dept Astron, Madison, WI 53706 USA
[35] Univ Wisconsin, Dept Phys, 1150 Univ Ave, Madison, WI 53706 USA
[36] Univ Wisconsin, Wisconsin IceCube Particle Astrophys Ctr, 1150 Univ Ave, Madison, WI 53706 USA
[37] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys, Staudinger Weg 7, D-55099 Mainz, Germany
[38] Marquette Univ, Dept Phys, Milwaukee, WI 53201 USA
[39] Tech Univ Munich, Phys Dept, D-85748 Garching, Germany
[40] Westfal Wilhelms Univ Munster, Inst Kernphys, D-48149 Munster, Germany
[41] Univ Delaware, Dept Phys & Astron, Bartol Res Inst, Newark, DE 19716 USA
[42] Yale Univ, Dept Phys, New Haven, CT 06520 USA
[43] Univ Oxford, Dept Phys, 1 Keble Rd, Oxford OX1 3NP, England
[44] Drexel Univ, Dept Phys, 3141 Chestnut St, Philadelphia, PA 19104 USA
[45] South Dakota Sch Mines & Technol, Phys Dept, Rapid City, SD 57701 USA
[46] Univ Wisconsin, Dept Phys, River Falls, WI 54022 USA
[47] Univ Rochester, Dept Phys & Astron, Rochester, NY 14627 USA
[48] Stockholm Univ, Dept Phys, Oskar Klein Ctr, S-10691 Stockholm, Sweden
[49] SUNY Stony Brook, Dept Phys & Astron, Stony Brook, NY 11794 USA
[50] Sungkyunkwan Univ, Dept Phys, Suwon 440746, South Korea
来源
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C | 2019年 / 79卷 / 03期
基金
新加坡国家研究基金会; 加拿大创新基金会; 加拿大自然科学与工程研究理事会; 美国国家科学基金会; 瑞士国家科学基金会; 瑞典研究理事会; 澳大利亚研究理事会;
关键词
CRAB-NEBULA; ENERGY; PROPAGATION; RESOLUTION;
D O I
10.1140/epjc/s10052-019-6680-0
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
The IceCube Collaboration has observed a high-energy astrophysical neutrino flux and recently found evidence for neutrino emission from the blazar TXS 0506+056. These results open a new window into the high-energy universe. However, the source or sources of most of the observed flux of astrophysical neutrinos remains uncertain. Here, a search for steady point-like neutrino sources is performed using an unbinned likelihood analysis. The method searches for a spatial accumulation of muon-neutrino events using the very high-statistics sample of about 497,000 neutrinos recorded by IceCube between 2009 and 2017. The median angular resolution is approximate to 1 degrees at 1 TeV and improves to approximate to 0.3 degrees for neutrinos with an energy of 1 PeV. Compared to previous analyses, this search is optimized for point-like neutrino emission with the same flux-characteristics as the observed astrophysical muon-neutrino flux and introduces an improved event-reconstruction and parametrization of the background. The result is an improvement in sensitivity to the muon-neutrino flux compared to the previous analysis of approximate to 35% assuming an E-2 spectrum. The sensitivity on the muon-neutrino flux is at a level of E2dN/dE=310-13s-1. No new evidence for neutrino sources is found in a full sky scan and in an a priori candidate source list that is motivated by gamma-ray observations. Furthermore, no significant excesses above background are found from populations of sub-threshold sources. The implications of the non-observation for potential source classes are discussed.
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