Radio galaxies dominate the high-energy diffuse gamma-ray background

被引:21
作者
Hooper, Dan [1 ,2 ,3 ]
Linden, Tim [4 ]
Lopez, Alejandro [1 ,5 ]
机构
[1] Ctr Particle Astrophys, Fermi Natl Accelerator Lab, Batavia, IL 60510 USA
[2] Univ Chicago, Dept Astron & Astrophys, Chicago, IL 60637 USA
[3] Univ Chicago, Kavli Inst Cosmol Phys, Chicago, IL 60637 USA
[4] Ohio State Univ, Ctr Cosmol & AstroParticle Physcis CCAPP, Columbus, OH 43210 USA
[5] Univ Michigan, Michigan Ctr Theoret Phys, Dept Phys, Ann Arbor, MI 48109 USA
基金
美国国家航空航天局;
关键词
gamma ray theory; active galactic nuclei; neutrino astronomy; ACTIVE GALACTIC NUCLEI; LARGE-AREA TELESCOPE; DARK-MATTER ANNIHILATION; STAR-FORMING GALAXIES; FERMI-LAT; LUMINOSITY FUNCTION; CROSS-CORRELATIONS; EMISSION; CONSTRAINTS; RADIATION;
D O I
10.1088/1475-7516/2016/08/019
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
It has been suggested that unresolved radio galaxies and radio quasars (sometimes referred to as misaligned active galactic nuclei) could be responsible for a significant fraction of the observed diffuse gamma-ray background. In this study, we use the latest data from the Fermi Gamma-Ray Space Telescope to characterize the gamma-ray emission from a sample of 51 radio galaxies. In addition to those sources that had previously been detected using Fermi data, we report here the first statistically significant detection of gamma-ray emission from the radio galaxies 3C 212, 3C 411, and B3 0309+411B. Combining this information with the radio fluxes, radio luminosity function, and redshift distribution of this source class, we find that radio galaxies dominate the diffuse gamma-ray background, generating 77.2(-9.4)(+25.4)% of this emission at energies above similar to 1 GeV. We discuss the implications of this result and point out that it provides support for scenarios in which IceCube's high-energy astrophysical neutrinos also originate from the same population of radio galaxies.
引用
收藏
页数:17
相关论文
共 58 条
[1]   Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data [J].
Aartsen, M. G. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, M. ;
Altmann, D. ;
Anderson, T. ;
Arguelles, C. ;
Arlen, T. C. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Beatty, J. J. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
BenZvi, S. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bernhard, A. ;
Besson, D. Z. ;
Binder, G. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Brown, A. M. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. ;
Clark, K. ;
Classen, L. ;
Clevermann, F. ;
Coenders, S. ;
Cowen, D. F. ;
Silva, A. H. Cruz ;
Danninger, M. ;
Daughhetee, J. ;
Davis, J. C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 113 (10)
[2]   Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector [J].
Aartsen, M. G. ;
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguitar, J. A. ;
Alders, M. ;
Altmann, D. ;
Auffenberg, J. ;
Ba, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K-H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bernhard, A. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Binder, G. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Boliaichuk, S. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H-P. ;
Brown, A. M. ;
Bruijn, R. ;
Brunner, J. ;
Carson, M. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. ;
Clark, K. ;
Cleverrnann, F. .
SCIENCE, 2013, 342 (6161) :947-+
[3]  
Aartsen M. G., ARXIV14125106
[4]   Astrophysical and dark matter interpretations of extended gamma-ray emission from the Galactic Center [J].
Abazajian, Kevork N. ;
Canac, Nicolas ;
Horiuchi, Shunsaku ;
Kaplinghat, Manoj .
PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (02)
[5]   FERMI LARGE AREA TELESCOPE OBSERVATIONS OF MISALIGNED ACTIVE GALACTIC NUCLEI [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Cannon, A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe ;
Celotti, A. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chen, A. W. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Colafrancesco, S. ;
Conrad, J. ;
Davis, D. S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 720 (01) :912-922
[6]   THE FERMI-LAT HIGH-LATITUDE SURVEY: SOURCE COUNT DISTRIBUTIONS AND THE ORIGIN OF THE EXTRAGALACTIC DIFFUSE BACKGROUND [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Antolini, E. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Costamante, L. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 720 (01) :435-453
[7]   Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data [J].
abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
Di Bernardo, G. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (10)
[8]   FERMI LARGE AREA TELESCOPE THIRD SOURCE CATALOG [J].
Acero, F. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Belfiore, A. ;
Bellazzini, R. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bogart, J. R. ;
Bonino, R. ;
Bottacini, E. ;
Bregeon, J. ;
Britto, R. J. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caputo, R. ;
Caragiulo, M. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Charles, E. ;
Chaves, R. C. G. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Angelis, A. ;
DeKlotz, M. ;
de Palma, F. ;
Desiante, R. ;
Digel, S. W. ;
Di Venere, L. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2015, 218 (02)
[9]   Limits on dark matter annihilation signals from the Fermi LAT 4-year measurement of the isotropic gamma-ray background [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
Baldini, L. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Bissaldi, E. ;
Bloom, E. D. ;
Bonino, R. ;
Bregeon, J. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caragiulo, M. ;
Caraveo, P. A. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cuoco, A. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Favuzzi, C. ;
Ferrara, E. C. ;
Franckowiak, A. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. ;
Gasparrini, D. ;
Giglietto, N. ;
Giordano, F. ;
Giroletti, M. ;
Godfrey, G. ;
Guiriec, S. .
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS, 2015, (09)
[10]   THE SPECTRUM OF ISOTROPIC DIFFUSE GAMMA-RAY EMISSION BETWEEN 100 MeV AND 820 GeV [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bottacini, E. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caragiulo, M. ;
Caraveo, P. A. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cuoco, A. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Favuzzi, C. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Franckowiak, A. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 799 (01)