Probing the EBL Evolution at High Redshift Using GRBs Detected with the Fermi-LAT

被引:13
作者
Desai, A. [1 ]
Ajello, M. [1 ]
Omodei, N. [2 ,3 ]
Hartmann, D. H. [1 ]
Dominguez, A. [4 ]
Paliya, V. S. [1 ]
Helgason, K. [5 ]
Finke, J. [6 ]
Meyer, M. [7 ]
机构
[1] Clemson Univ, Dept Phys & Astron, Kinard Lab Phys, Clemson, SC 29634 USA
[2] Stanford Univ, WW Hansen Expt Phys Lab, Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, Dept Phys, Stanford, CA 94305 USA
[3] Stanford Univ, SLAC Natl Accelerator Lab, Stanford, CA 94305 USA
[4] Univ Complutense Madrid, Grp Altas Energias, E-28040 Madrid, Spain
[5] Max Planck Inst Astrophys, Postfach 1317, D-85741 Garching, Germany
[6] Naval Res Lab, Space Sci Div, Washington, DC 20375 USA
[7] Stockholm Univ, SE-10691 Stockholm, Sweden
关键词
cosmology: observations; galaxies: high-redshift; gamma-ray burst: general; gamma-rays: observations; gamma-rays: theory; EXTRAGALACTIC BACKGROUND LIGHT; GAMMA-RAY SPECTRA; POPULATION-III STARS; EMISSION; UNIVERSE; OPACITY; BURSTS; ANISOTROPY; AFTERGLOW; BLAZARS;
D O I
10.3847/1538-4357/aa917c
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The extragalactic background light (EBL), from ultraviolet to infrared wavelengths, is predominantly due to emission from stars, accreting black holes and reprocessed light due to Galactic dust. The EBL can be studied through the imprint it leaves, via gamma-gamma absorption of high-energy photons, in the spectra of distant.-ray sources. The EBL has been probed through the search for the attenuation it produces in the spectra of BL Lacertae (BL Lac) objects and individual.-ray bursts (GRBs). GRBs have significant advantages over blazars for the study of the EBL especially at high redshifts. Here we analyze a combined sample of 22 GRBs, detected by the Fermi Large Area Telescope between 65 MeV and 500 GeV. We report a marginal detection (at the similar to 2.8 sigma level) of the EBL attenuation in the stacked spectra of the source sample. This measurement represents a first constraint of the EBL at an effective redshift of similar to 1.8. We combine our results with prior EBL constraints and conclude that Fermi-LAT is instrumental to constrain the UV component of the EBL. We discuss the implications on existing empirical models of EBL evolution.
引用
收藏
页数:10
相关论文
共 75 条
[1]   FERMI OBSERVATIONS OF GRB 090902B: A DISTINCT SPECTRAL COMPONENT IN THE PROMPT AND DELAYED EMISSION [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Asano, K. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Baring, M. G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bhat, P. N. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Briggs, M. S. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burgess, J. M. ;
Burrows, D. N. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Connaughton, V. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
d'Elia, V. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2009, 706 (01) :L138-L144
[2]   Fermi Observations of High-Energy Gamma-Ray Emission from GRB 080916C [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Arimoto, M. ;
Asano, K. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Band, D. L. ;
Barbiellini, G. ;
Baring, M. G. ;
Bastieri, D. ;
Battelino, M. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellardi, F. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bhat, P. N. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bogaert, G. ;
Bogart, J. R. ;
Bonamente, E. ;
Bonnell, J. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Briggs, M. S. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Burrows, D. ;
Busetto, G. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Ceccanti, M. ;
Cecchi, C. ;
Celotti, A. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. .
SCIENCE, 2009, 323 (5922) :1688-1693
[3]   Measurement of the extragalactic background light imprint on the spectra of the brightest blazars observed with HESS [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anton, G. ;
Balenderan, S. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
Becherini, Y. ;
Tjus, J. Becker ;
Bernloehr, K. ;
Birsin, E. ;
Biteau, J. ;
Bochow, A. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Charbonnier, A. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Cologna, G. ;
Conrad, J. ;
Couturier, C. ;
Dalton, M. ;
Daniel, M. K. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
deWilt, P. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubus, G. ;
Dutson, K. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Egberts, K. ;
Eger, P. ;
Espigat, P. ;
Fallon, L. ;
Farnier, C. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2013, 550
[4]   DEVELOPMENT OF THE MODEL OF GALACTIC INTERSTELLAR EMISSION FOR STANDARD POINT-SOURCE ANALYSIS OF FERMI LARGE AREA TELESCOPE DATA [J].
Acero, F. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Albert, A. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bellazzini, R. ;
Bissaldi, E. ;
Bloom, E. D. ;
Bonino, R. ;
Bottacini, E. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caragiulo, M. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
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. ;
Desiante, R. ;
Digel, S. W. ;
Di Venere, L. ;
Drell, P. S. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Franckowiak, A. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2016, 223 (02)
[5]   2FHL: THE SECOND CATALOG OF HARD FERMI-LAT SOURCES [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Gonzalez, J. Becerra ;
Bellazzini, R. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonino, R. ;
Bottacini, E. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caputo, R. ;
Caragiulo, M. ;
Caraveo, P. A. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Cohen, J. M. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Cuoco, A. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Desiante, R. ;
Di Mauro, M. ;
Di Venere, L. ;
Dominguez, A. ;
Drell, P. S. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2016, 222 (01)
[6]   THE FIRST FERMI-LAT CATALOG OF SOURCES ABOVE 10 GeV [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Belfiore, A. ;
Bellazzini, R. ;
Bernieri, E. ;
Bissaldi, E. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Campana, R. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
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. ;
De Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Desiante, R. ;
Digel, S. W. ;
Di Venere, L. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2013, 209 (02)
[7]   THE FIRST FERMI-LAT GAMMA-RAY BURST CATALOG [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Asano, K. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Bhat, P. N. ;
Bissaldi, E. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Bonnell, J. ;
Bouvier, A. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Burgess, J. Michael ;
Buson, S. ;
Byrne, D. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chaves, R. C. G. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Connaughton, V. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Desiante, R. ;
Digel, S. W. ;
Dingus, B. L. ;
Di Venere, L. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Dubois, R. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2013, 209 (01)
[8]   The Imprint of the Extragalactic Background Light in the Gamma-Ray Spectra of Blazars [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Schady, P. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bellazzini, R. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Borgland, A. W. ;
Bottacini, E. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chaves, R. C. G. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Chiaro, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
D'Ammando, F. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Domnguez, A. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Franckowiak, A. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. .
SCIENCE, 2012, 338 (6111) :1190-1192
[9]   DETECTION OF A SPECTRAL BREAK IN THE EXTRA HARD COMPONENT OF GRB 090926A [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Asano, K. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Baring, M. G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bhat, P. N. ;
Bissaldi, E. ;
Blandford, R. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Briggs, M. S. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, O. ;
Chaplin, V. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Connaughton, V. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
De Angelis, A. ;
De Palma, F. ;
Dingus, B. L. ;
Silva, E. Do Couto E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Favuzzi, C. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2011, 729 (02)
[10]   Constraints on the intergalactic transport of cosmic rays [J].
Adams, FC ;
Freese, K ;
Laughlin, G ;
Schwadron, N ;
Tarle, G .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 1997, 491 (01) :6-12