The Astrophysical Journal (Jan 2024)
Precise Measurements of TeV Halos around Geminga and Monogem Pulsars with HAWC
- A. Albert,
- R. Alfaro,
- C. Alvarez,
- J. C. Arteaga-Velázquez,
- D. Avila Rojas,
- H. A. Ayala Solares,
- R. Babu,
- E. Belmont-Moreno,
- A. Bernal,
- K. S. Caballero-Mora,
- T. Capistrán,
- A. Carramiñana,
- S. Casanova,
- U. Cotti,
- J. Cotzomi,
- S. Coutiño de León,
- E. de la Fuente,
- D. Depaoli,
- N. Di Lalla,
- R. Diaz Hernandez,
- B. L. Dingus,
- M. A. DuVernois,
- M. Durocher,
- J. C. Díaz-Vélez,
- K. Engel,
- C. Espinoza,
- K. L. Fan,
- K. Fang,
- N. Fraija,
- J. A. García-González,
- F. Garfias,
- H. Goksu,
- M. M. González,
- J. A. Goodman,
- S. Groetsch,
- J. P. Harding,
- S. Hernández-Cadena,
- I. Herzog,
- P. Hüntemeyer,
- D. Huang,
- F. Hueyotl-Zahuantitla,
- A. Iriarte,
- V. Joshi,
- S. Kaufmann,
- D. Kieda,
- A. Lara,
- W. H. Lee,
- J. Lee,
- H. León Vargas,
- J. T. Linnemann,
- A. L. Longinotti,
- G. Luis-Raya,
- K. Malone,
- O. Martinez,
- J. Martínez-Castro,
- J. A. Matthews,
- P. Miranda-Romagnoli,
- J. A. Montes,
- J. A. Morales-Soto,
- E. Moreno,
- M. Mostafá,
- A. Nayerhoda,
- L. Nellen,
- R. Noriega-Papaqui,
- L. Olivera-Nieto,
- N. Omodei,
- Y. Pérez Araujo,
- E. G. Pérez-Pérez,
- C. D. Rho,
- D. Rosa-González,
- H. Salazar,
- D. Salazar-Gallegos,
- A. Sandoval,
- M. Schneider,
- G. Schwefer,
- J. Serna-Franco,
- Y. Son,
- R. W. Springer,
- O. Tibolla,
- K. Tollefson,
- I. Torres,
- R. Torres-Escobedo,
- R. Turner,
- F. Urea-Mena,
- E. Varela,
- L. Villaseñor,
- X. Wang,
- I. J. Watson,
- E. Willox,
- H. Wu,
- S. Yun-Cárcamo,
- H. Zhou,
- C. de León,
- HAWC Collaboration,
- M. Di Mauro
Affiliations
- A. Albert
- ORCiD
- Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- R. Alfaro
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- C. Alvarez
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- J. C. Arteaga-Velázquez
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- D. Avila Rojas
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- H. A. Ayala Solares
- ORCiD
- Department of Physics, Pennsylvania State University , University Park, PA, USA
- R. Babu
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- E. Belmont-Moreno
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- A. Bernal
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- K. S. Caballero-Mora
- ORCiD
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- T. Capistrán
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- A. Carramiñana
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- S. Casanova
- ORCiD
- Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences , PL-31342 IFJ-PAN, Krakow, Poland
- U. Cotti
- ORCiD
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- J. Cotzomi
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- S. Coutiño de León
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- E. de la Fuente
- ORCiD
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierias , Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Mexico ; [email protected]; Doctorado en Ciencias Físic-Matematicas, Centro Universitario de los Valles , Universidad de Guadalajara, Ameca, Jalisco, Mexico
- D. Depaoli
- ORCiD
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- N. Di Lalla
- ORCiD
- Department of Physics, Stanford University : Stanford, CA 943054060, USA
- R. Diaz Hernandez
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- B. L. Dingus
- ORCiD
- Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- M. A. DuVernois
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- M. Durocher
- ORCiD
- Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- J. C. Díaz-Vélez
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- K. Engel
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- C. Espinoza
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- K. L. Fan
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- K. Fang
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- N. Fraija
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- J. A. García-González
- ORCiD
- Tecnologico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias , Ave. Eugenio Garza Sada 2501, Monterrey, N.L. 64849, Mexico
- F. Garfias
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- H. Goksu
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- M. M. González
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- J. A. Goodman
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- S. Groetsch
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- J. P. Harding
- ORCiD
- Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- S. Hernández-Cadena
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- I. Herzog
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- P. Hüntemeyer
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- D. Huang
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- F. Hueyotl-Zahuantitla
- ORCiD
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- A. Iriarte
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- V. Joshi
- Erlangen Centre for Astroparticle Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg , Erlangen, Germany
- S. Kaufmann
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- D. Kieda
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- A. Lara
- ORCiD
- Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- W. H. Lee
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- J. Lee
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- H. León Vargas
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- J. T. Linnemann
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- A. L. Longinotti
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- G. Luis-Raya
- ORCiD
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- K. Malone
- ORCiD
- Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- O. Martinez
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- J. Martínez-Castro
- ORCiD
- Centro de Investigación en Computación, Instituto Politécnico Nacional , México City, Mexico
- J. A. Matthews
- ORCiD
- Dept of Physics and Astronomy, University of New Mexico , Albuquerque, NM, USA
- P. Miranda-Romagnoli
- ORCiD
- Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo , Pachuca, Mexico
- J. A. Montes
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- J. A. Morales-Soto
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- E. Moreno
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- M. Mostafá
- ORCiD
- Department of Physics, Temple University , Philadelphia, PA, USA
- A. Nayerhoda
- ORCiD
- Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences , PL-31342 IFJ-PAN, Krakow, Poland
- L. Nellen
- ORCiD
- Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- R. Noriega-Papaqui
- ORCiD
- Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo , Pachuca, Mexico
- L. Olivera-Nieto
- ORCiD
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- N. Omodei
- ORCiD
- Department of Physics, Stanford University : Stanford, CA 943054060, USA
- Y. Pérez Araujo
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- E. G. Pérez-Pérez
- ORCiD
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- C. D. Rho
- ORCiD
- Department of Physics, Sungkyunkwan University , Suwon 16419, Republic of Korea
- D. Rosa-González
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- H. Salazar
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- D. Salazar-Gallegos
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- A. Sandoval
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- M. Schneider
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- G. Schwefer
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- J. Serna-Franco
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- Y. Son
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- R. W. Springer
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- O. Tibolla
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- K. Tollefson
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- I. Torres
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- R. Torres-Escobedo
- ORCiD
- Tsung Dao Lee Institute, Department of Physics & Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , Shanghai, People’s Republic of China ; [email protected], [email protected]
- R. Turner
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- F. Urea-Mena
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- E. Varela
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- L. Villaseñor
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- X. Wang
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- I. J. Watson
- ORCiD
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- E. Willox
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- H. Wu
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- S. Yun-Cárcamo
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- H. Zhou
- ORCiD
- Tsung Dao Lee Institute, Department of Physics & Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , Shanghai, People’s Republic of China ; [email protected], [email protected]
- C. de León
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- HAWC Collaboration
- M. Di Mauro
- ORCiD
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , Sezione di Torino: Turin, Italy ; [email protected]
- DOI
- https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad738e
- Journal volume & issue
-
Vol. 974,
no. 2
p. 246
Abstract
We present the most precise measurements to date for the spatial extension and energy spectrum of the γ -ray region between a pulsar’s wind nebula and the interstellar medium, better known as the halo, present around Geminga and PSR B0656+14 (Monogem) using ∼2398 days of >1 TeV data collected by the HAWC observatory. We interpret the data using a physically motivated model for the diffuse γ -ray emission generated from positrons and electrons (e ^± ) injected by the pulsar wind nebula and inverse Compton scattering with interstellar radiation fields. We find the morphologies of the regions inside these halos are characterized by an inhibited diffusion that are approximately three orders of magnitudes smaller than the Galactic average. We also obtain the e ^± emission efficiencies of 6.6% and 5.1%, respectively, for Geminga and Monogem. These results have remarkable consequences for the study of the particle diffusion in the region between the pulsar wind nebulae and the interstellar medium, and for the interpretation of the flux of positrons measured by the AMS-02 experiment above 10 GeV.
Keywords
