LOWER BOUND ON THE COSMIC TeV GAMMA-RAY BACKGROUND RADIATION

被引:7
作者
Inoue, Yoshiyuki [1 ]
Tanaka, Yasuyuki T. [2 ]
机构
[1] Inst Space & Astronaut Sci JAXA, Chuo Ku, 3-1-1 Yoshinodai, Sagamihara, Kanagawa 2525210, Japan
[2] Hiroshima Univ, Hiroshima Astrophys Sci Ctr, 1-3-1 Kagamiyama, Hiroshima 7398526, Japan
关键词
background radiation; gamma rays: diffuse background; gamma rays: general; STAR-FORMING GALAXIES; LARGE-AREA TELESCOPE; SIMULTANEOUS MULTIWAVELENGTH OBSERVATIONS; ACTIVE GALACTIC NUCLEI; PEAKED BL-LACERTAE; MAGIC TELESCOPES; FERMI-LAT; CHERENKOV TELESCOPES; PKS 1424+240; EMISSION;
D O I
10.3847/0004-637X/818/2/187
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The Fermi gamma-ray space telescope has revolutionized our understanding of the cosmic gamma-ray background radiation in the GeV band. However, investigation on the cosmic TeV gamma-ray background radiation still remains sparse. Here, we report the lower bound on the cosmic TeV gamma-ray background spectrum placed by the cumulative flux of individual detected extragalactic TeV sources including blazars, radio galaxies, and starburst galaxies. The current limit on the cosmic TeV gamma-ray background above 0.1 TeV is obtained as 2.8 x 10(-8)(E/100 GeV)(-0.55) exp(-E/2100GeV)[GeV cm(-2) s(-1) sr(-1)] < E(2)dN/dE < 1.1 x 10(-7)(E/100 GeV)(-0.49) [GeV cm(-2) s(-1) sr(-1)], where the upper bound is set by requirement that the cascade flux from the cosmic TeV gamma-ray background radiation can not exceed the measured cosmic GeV gamma-ray background spectrum. Two nearby blazars, Mrk 421 and Mrk 501, explain similar to 70% of the cumulative background flux at 0.8-4 TeV, while extreme blazars start to dominate at higher energies. We also provide the cumulative background flux from each population, i. e., blazars, radio galaxies, and starburst galaxies which will be the minimum requirement for their contribution to the cosmic TeV gamma-ray background radiation.
引用
收藏
页数:6
相关论文
共 107 条
[1]  
AAharonian F., 2007, ASTRON ASTROPHYS, V475, pL9
[2]   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)
[3]   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)
[4]   FERMI LARGE AREA TELESCOPE OBSERVATIONS OF MARKARIAN 421: THE MISSING PIECE OF ITS SPECTRAL ENERGY DISTRIBUTION [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. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Cannon, A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
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. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Escande, L. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Finke, J. ;
Focke, W. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2011, 736 (02)
[5]   INSIGHTS INTO THE HIGH-ENERGY γ-RAY EMISSION OF MARKARIAN 501 FROM EXTENSIVE MULTIFREQUENCY OBSERVATIONS IN THE FERMI ERA [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Baring, M. 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. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Cannon, A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, O. . ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Palma, F. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2011, 727 (02)
[6]   GAMMA-RAY LIGHT CURVES AND VARIABILITY OF BRIGHT FERMI-DETECTED BLAZARS [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Antolini, E. ;
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. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
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. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
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, 722 (01) :520-542
[7]   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
[8]   The high-energy γ-ray emission of AP Librae [J].
Abramowski, A. ;
Aharonian, F. ;
Benkhali, F. Ait ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anguener, E. ;
Anton, G. ;
Backes, M. ;
Balenderan, S. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
Becherini, Y. ;
Tjus, J. Becker ;
Bernlhr, K. ;
Birsin, E. ;
Bissaldi, E. ;
Biteau, J. ;
Boettcher, M. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Chadwick, P. M. ;
Chalme-Calvet, R. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Chretien, M. ;
Colafrancesco, S. ;
Cologna, G. ;
Conrad, J. ;
Couturier, C. ;
Cui, Y. ;
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. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2015, 573
[9]   Diffuse Galactic gamma-ray emission with HESS [J].
Abramowski, A. ;
Aharonian, F. ;
Benkhali, F. Ait ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anguener, E. O. ;
Backes, M. ;
Balenderan, S. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
Becherini, Y. ;
Tjus, J. Becker ;
Berge, D. ;
Bernhard, S. ;
Bernloehr, K. ;
Birsin, E. ;
Biteau, J. ;
Boettcher, M. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Bregeon, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bryan, M. ;
Bulik, T. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Chadwick, P. M. ;
Chakraborty, N. ;
Chalme-Calvet, R. ;
Chaves, R. C. G. ;
Chretien, M. ;
Colafrancesco, S. ;
Cologna, G. ;
Conrad, J. ;
Couturier, C. ;
Cui, Y. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
dewilt, P. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Donath, A. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubus, G. ;
Dutson, K. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Edwards, T. .
PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (12)
[10]   Discovery of very high energy γ-ray emission from the BL Lacertae object PKS0301-243 with HESS [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Benkhali, F. Ait ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anguener, E. ;
Anton, G. ;
Balenderan, S. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
Becherini, Y. ;
Tjus, J. Becker ;
Bernloehr, K. ;
Birsin, E. ;
Bissaldi, E. ;
Biteau, J. ;
Boettcher, M. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Chalme-Calvet, R. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Chretien, M. ;
Colafrancesco, S. ;
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. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2013, 559