Constraints on the Emission of Gamma-Rays from M31 with HAWC
- Creators
- Albert, A.
- Alfaro, R.
- Alvarez, C.
- Arteaga-Velázquez, J. C.
- Arunbabu, K. P.
- Avila Rojas, D.
- Ayala Solares, H. A.
- Belmont-Moreno, E.
- BenZvi, S. Y.
- Brisbois, C.
- Caballero-Mora, K. S.
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- Casanova, S.
- Cotti, U.
- Cotzomi, J.
- Coutiño de León, S.
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- Dingus, B. L.
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- Engel, K.
- Espinoza, C.
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- Galván-Gámez, A.
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- García-González, J. A.
- Garfias, F.
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- Huang, D.
- Hueyotl-Zahuantitla, F.
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- Iriarte, A.
- Jardin-Blicq, A.
- Joshi, V.
- Kieda, D.
- Lee, W. H.
- León Vargas, H.
- Longinotti, A. L.
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- Martinez, O.
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- Salazar, H.
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- Torres, I.
- Villaseñor, L.
- Wood, J.
- Yapici, T.
- Zepeda, A.
- Zhou, H.
Abstract
Cosmic rays, along with stellar radiation and magnetic fields, are known to make up a significant fraction of the energy density of galaxies such as the Milky Way. When cosmic rays interact in the interstellar medium, they produce gamma-ray emission which provides an important indication of how the cosmic rays propagate. Gamma-rays from the Andromeda galaxy (M31), located 785 kpc away, provide a unique opportunity to study cosmic-ray acceleration and diffusion in a galaxy with a structure and evolution very similar to the Milky Way. Using 33 months of data from the High Altitude Water Cherenkov Observatory, we search for teraelectronvolt gamma-rays from the galactic plane of M31. We also investigate past and present evidence of galactic activity in M31 by searching for Fermi bubble-like structures above and below the galactic nucleus. No significant gamma-ray emission is observed, so we use the null result to compute upper limits on the energy density of cosmic rays >10 TeV in M31.
Additional Information
© 2020 The American Astronomical Society. Received 2020 January 6; revised 2020 February 22; accepted 2020 February 23; published 2020 April 8. We acknowledge support from: the US National Science Foundation (NSF); the US Department of Energy Office of High-Energy Physics; the Laboratory Directed Research and Development (LDRD) program of Los Alamos National Laboratory; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), México, grants 271051, 232656, 260378, 179588, 254964, 258865, 243290, 132197, A1-S-46288, A1-S-22784, cátedras 873, 1563, 341, 323, Red HAWC, México; DGAPA-UNAM grants AG100317, IN111315, IN111716-3, IN111419, IA102019, IN112218; VIEP-BUAP; PIFI 2012, 2013, PROFOCIE 2014, 2015; the University of Wisconsin Alumni Research Foundation; the Institute of Geophysics, Planetary Physics, and Signatures at Los Alamos National Laboratory; Polish Science Centre grant DEC-2018/31/B/ST9/01069, DEC-2017/27/B/ST9/02272; Coordinación de la Investigación Científica de la Universidad Michoacana; Royal Society—Newton Advanced Fellowship 180385. Thanks to Scott Delay, Luciano Díaz and Eduardo Murrieta for technical support. Software: threeML/hawc-hal (https://github.com/threeML), AERIE-LiFF (https://github.com/rjlauer/aerie-liff, HAWC Collaboration).Attached Files
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Accepted Version - 2001.04065.pdf
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- Eprint ID
- 102970
- Resolver ID
- CaltechAUTHORS:20200504-081620984
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- Department of Energy (DOE)
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- National Science Centre (Poland)
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