THE GAMMA-RAY AND NEUTRINO SKY: A CONSISTENT PICTURE OF FERMI-LAT, MILAGRO, AND ICECUBE RESULTS

被引:131
作者
Gaggero, Daniele [1 ,2 ,3 ]
Grasso, Dario [4 ,5 ]
Marinelli, Antonio [4 ,5 ]
Urbano, Alfredo [1 ,2 ,6 ]
Valli, Mauro [1 ,2 ]
机构
[1] SISSA, Via Bonomea 265, I-34136 Trieste, Italy
[2] Ist Nazl Fis Nucl, I-34136 Trieste, Italy
[3] Univ Amsterdam, GRAPPA Inst, NL-1090 GL Amsterdam, Netherlands
[4] Univ Pisa, Ist Nazl Fis Nucl, I-56127 Pisa, Italy
[5] Univ Pisa, Dipartimento Fis E Fermi, I-56127 Pisa, Italy
[6] CERN, Div Theory, CH-1211 Geneva 23, Switzerland
关键词
cosmic rays; gamma rays: galaxies; neutrinos; GALACTIC PLANE; COSMIC-RAYS; ELEMENTAL GROUPS; ENERGY-SPECTRA; INNER GALAXY; EMISSION; FLUX; CONSTRAINTS; DETECTOR;
D O I
10.1088/2041-8205/815/2/L25
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We compute the gamma-ray and neutrino diffuse emission of the Galaxy on the basis of a recently proposed phenomenological model characterized by radially dependent cosmic-ray (CR) transport properties. We show how this model, designed to reproduce both Fermi-LAT gamma-ray data and local CR observables, naturally reproduces the anomalous TeV diffuse emission observed by Milagro in the inner Galactic plane. Above 100 TeV our picture predicts a neutrino flux that is about five (two) times larger than the neutrino flux computed with conventional models in the Galactic Center region (full-sky). Explaining in that way up to similar to 25% of the flux measured by IceCube, we reproduce the full-sky IceCube spectrum adding an extra-Galactic component derived from the muonic neutrinos flux in the northern hemisphere. We also present precise predictions for the Galactic plane region where the flux is dominated by the Galactic emission.
引用
收藏
页数:5
相关论文
共 50 条
[1]   Evidence for Astrophysical Muon Neutrinos from the Northern Sky with IceCube [J].
Aartsen, M. G. ;
Abraham, K. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, M. ;
Altmann, D. ;
Anderson, T. ;
Archinger, M. ;
Arguelles, C. ;
Arlen, T. C. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beatty, J. J. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
Beiser, E. ;
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. ;
Boerner, M. ;
Bos, F. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Brown, A. M. ;
Buzinsky, N. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Cheung, E. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, 115 (08)
[2]   A COMBINED MAXIMUM-LIKELIHOOD ANALYSIS OF THE HIGH-ENERGY ASTROPHYSICAL NEUTRINO FLUX MEASURED WITH ICECUBE [J].
Aartsen, M. G. ;
Abraham, K. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, M. ;
Altmann, D. ;
Anderson, T. ;
Archinger, M. ;
Arguelles, C. ;
Arlen, T. C. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beatty, J. J. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
Beiser, E. ;
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. ;
Boerner, M. ;
Bos, F. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Brown, A. M. ;
Buzinsky, N. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Cheung, E. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 809 (01)
[3]   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)
[4]   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-+
[5]   First Observation of PeV-Energy Neutrinos with IceCube [J].
Aartsen, M. G. ;
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
Bell, M. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
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. ;
Bohaichuk, 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. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 111 (02)
[6]  
Aartsen M. G., 2015, P SCI IN PRESS
[7]   MEASUREMENT OF THE SPATIAL DISTRIBUTION OF DIFFUSE TeV GAMMA-RAY EMISSION FROM THE GALACTIC PLANE WITH MILAGRO [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. ;
Aune, T. ;
Berley, D. ;
Blaufuss, E. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hoffman, C. M. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Moskalenko, I. V. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Porter, T. A. ;
Pretz, J. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Strong, A. W. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2008, 688 (02) :1078-1083
[8]   Fermi Large Area Telescope Measurements of the Diffuse Gamma-Ray Emission at Intermediate Galactic Latitudes [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Anderson, B. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
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. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Dereli, H. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
Di Bernardo, G. ;
Dormody, M. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Edmonds, Y. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 103 (25)
[9]   Sensitivity of the high altitude water Cherenkov detector to sources of multi-TeV gamma rays [J].
Abeysekara, A. U. ;
Alfaro, R. ;
Alvarez, C. ;
Alvarez, J. D. ;
Arceo, R. ;
Arteaga-Velazquez, J. C. ;
Solares, H. A. Ayala ;
Barber, A. S. ;
Baughman, B. M. ;
Bautista-Elivar, N. ;
Belmont, E. ;
BenZvi, S. Y. ;
Berley, D. ;
Bonilla Rosales, M. ;
Braun, J. ;
Caballero-Lopez, R. A. ;
Carraminana, A. ;
Castillo, M. ;
Cotti, U. ;
Cotzmi, J. ;
de la Fuente, E. ;
De Leon, C. ;
DeYoung, T. ;
Diaz Hernandez, R. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Dingus, B. L. ;
DuVernois, M. A. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fernandez, A. ;
Fiorino, D. W. ;
Fraija, N. ;
Galindo, A. ;
Garcia-Luna, J. L. ;
Garcia-Torales, G. ;
Garfias, F. ;
Gonzalez, L. X. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Grabski, V. ;
Gussert, M. ;
Hampel-Arias, Z. ;
Hui, C. M. ;
Huentemeyer, P. ;
Imran, A. ;
Iriarte, A. ;
Karn, P. ;
Kieda, D. ;
Kunde, G. J. ;
Lara, A. ;
Lauer, R. J. .
ASTROPARTICLE PHYSICS, 2013, 50-52 :26-32
[10]   FERMI-LAT OBSERVATIONS OF THE DIFFUSE γ-RAY EMISSION: IMPLICATIONS FORCOSMIC RAYS AND THE INTERSTELLAR MEDIUM [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
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. ;
Brandt, T. J. ;
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. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Falletti, L. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gaggero, D. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 750 (01)