The γ-Ray Emission of Star-forming Galaxies

被引:86
作者
Ajello, M. [1 ]
Di Mauro, M. [2 ,3 ]
Paliya, V. S. [4 ]
Garrappa, S. [4 ]
机构
[1] Clemson Univ, Dept Phys & Astron, Kinard Lab Phys, Clemson, SC 29634 USA
[2] NASA, Goddard Space Flight Ctr, Greenbelt, MD 20771 USA
[3] Catholic Univ Amer, Dept Phys, Washington, DC 20064 USA
[4] Deutsch Elektronen Synchrotron DESY, D-15738 Zeuthen, Germany
关键词
Starburst galaxies; Gamma-rays; Neutrino astronomy; NEARBY GALAXIES; ARP; 299; STARBURST; UNIVERSE; NUCLEI; SEARCH; SYSTEM;
D O I
10.3847/1538-4357/ab86a6
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
A majority of the gamma-ray emission from star-forming galaxies is generated by the interaction of high-energy cosmic rays with the interstellar gas and radiation fields. Star-forming galaxies are expected to contribute to both the extragalactic gamma-ray background and the IceCube astrophysical neutrino flux. Using roughly 10 yr of gamma-ray data taken by the Fermi Large Area Telescope, in this study we constrain the gamma-ray properties of star-forming galaxies. We report the detection of 11 bona fide gamma-ray-emitting galaxies and 2 candidates. Moreover, we show that the cumulative gamma-ray emission of below-threshold galaxies is also significantly detected at similar to 5 sigma confidence. The gamma-ray luminosity of resolved and unresolved galaxies is found to correlate with the total (8-1000 mu m) infrared luminosity as previously determined. Above 1 GeV, the spectral energy distribution of resolved and unresolved galaxies is found to be compatible with a power law with a photon index of 2.2-2.3. Finally, we find that star-forming galaxies account for roughly 5% and 3% of the extragalactic gamma-ray background and the IceCube neutrino flux, respectively.
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