The Astrophysical Journal (Jan 2024)
Galactic Gamma-Ray Diffuse Emission at TeV Energies with HAWC Data
- R. Alfaro,
- C. Alvarez,
- J. C. Arteaga-Velázquez,
- K. P. Arunbabu,
- D. Avila Rojas,
- R. Babu,
- V. Baghmanyan,
- E. Belmont-Moreno,
- C. Brisbois,
- K. S. Caballero-Mora,
- T. Capistrán,
- A. Carramiñana,
- S. Casanova,
- O. Chaparro-Amaro,
- U. Cotti,
- J. Cotzomi,
- S. Coutiño de León,
- E. De la Fuente,
- R. Diaz Hernandez,
- M. A. DuVernois,
- M. Durocher,
- J. C. Díaz-Vélez,
- K. Engel,
- C. Espinoza,
- K. L. Fan,
- N. Fraija,
- A. Galván-Gámez,
- J. A. García-González,
- F. Garfias,
- M. M. González,
- J. A. Goodman,
- S. Hernandez,
- B. Hona,
- D. Huang,
- F. Hueyotl-Zahuantitla,
- T. B. Humensky,
- A. Iriarte,
- V. Joshi,
- S. Kaufmann,
- D. Kieda,
- G. J. Kunde,
- A. Lara,
- 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,
- E. Moreno,
- M. Mostafá,
- A. Nayerhoda,
- L. Nellen,
- R. Noriega-Papaqui,
- E. G. Pérez-Pérez,
- D. Rosa-González,
- E. Ruiz-Velasco,
- H. Salazar,
- D. Salazar-Gallegos,
- F. Salesa Greus,
- A. Sandoval,
- J. Serna-Franco,
- A. J. Smith,
- R. W. Springer,
- O. Tibolla,
- K. Tollefson,
- I. Torres,
- R. Torres-Escobedo,
- F. Ureña-Mena,
- L. Villaseñor,
- E. Willox,
- H. Zhou,
- C. de León,
- O. Fornieri,
- D. Gaggero,
- D. Grasso,
- A. Marinelli,
- S. Ventura,
- HAWC Collaboration
Affiliations
- R. Alfaro
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- C. Alvarez
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México
- J. C. Arteaga-Velázquez
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- K. P. Arunbabu
- Department of Physics, St Albert’s College (Autonomous) , Ernakulam, Cochin, 682018, India
- D. Avila Rojas
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- R. Babu
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- V. Baghmanyan
- ORCiD
- Instytut Fizyki Jądrowej im Henryka Niewodniczanskiego Polskiej Akademii Nauk , IFJ-PAN, Krakow, Poland ; [email protected]
- E. Belmont-Moreno
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- C. Brisbois
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- K. S. Caballero-Mora
- ORCiD
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México
- T. Capistrán
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- A. Carramiñana
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica , Puebla, México
- S. Casanova
- Instytut Fizyki Jądrowej im Henryka Niewodniczanskiego Polskiej Akademii Nauk , IFJ-PAN, Krakow, Poland ; [email protected]; Max-Planck Institute for Nuclear Physics , Heidelberg, Germany
- O. Chaparro-Amaro
- Centro de Investigacíon en Computaci’on, Instituto Politécnico Nacional , México City, México
- U. Cotti
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- J. Cotzomi
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- S. Coutiño de León
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- E. De la Fuente
- ORCiD
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactase Ingenierias, Universidad de Guadalajara , Guadalajara, Mexico
- R. Diaz Hernandez
- Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica , Puebla, México
- M. A. DuVernois
- ORCiD
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison , Madison, WI, USA
- M. Durocher
- ORCiD
- Physics Division, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- J. C. Díaz-Vélez
- ORCiD
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactase Ingenierias, Universidad de Guadalajara , Guadalajara, Mexico
- K. Engel
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- C. Espinoza
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- K. L. Fan
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- N. Fraija
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- A. Galván-Gámez
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- J. A. García-González
- ITESM , Tecnologico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Ave. Eugenio Garza Sada 2501, Monterrey, NL 64849, Mexico
- F. Garfias
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- M. M. González
- ORCiD
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- J. A. Goodman
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- S. Hernandez
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- B. Hona
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- D. Huang
- ORCiD
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- F. Hueyotl-Zahuantitla
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México
- T. B. Humensky
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- A. Iriarte
- Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, México
- V. Joshi
- ORCiD
- Erlangen Centre for Astroparticle Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg , Erlangen, Germany
- S. Kaufmann
- Universidad Politécnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- D. Kieda
- ORCiD
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- G. J. Kunde
- Physics Division, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- A. Lara
- ORCiD
- Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, Mexico
- H. León Vargas
- ORCiD
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- 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, México
- G. Luis-Raya
- ORCiD
- Universidad Politécnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- K. Malone
- ORCiD
- Space Science and Applications Group, Los Alamos National Laboratory , Los Alamos, NM, USA
- O. Martinez
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- J. Martínez-Castro
- Centro de Investigacíon en Computaci’on, Instituto Politécnico Nacional , México City, México
- J. A. Matthews
- Department of Physics and Astronomy, University of New Mexico , Albuquerque, NM, USA
- P. Miranda-Romagnoli
- Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo , Pachuca, Mexico
- E. Moreno
- ORCiD
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- M. Mostafá
- ORCiD
- Department of Physics, Pennsylvania State University , University Park, PA, USA
- A. Nayerhoda
- Instytut Fizyki Jądrowej im Henryka Niewodniczanskiego Polskiej Akademii Nauk , IFJ-PAN, Krakow, Poland ; [email protected]; INFN –Sezione di Bari, Via Amendola 173, Bari, I-70126, Italy
- L. Nellen
- ORCiD
- Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de Mexico , Ciudad de Mexico, Mexico
- R. Noriega-Papaqui
- Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo , Pachuca, Mexico
- E. G. Pérez-Pérez
- Universidad Politécnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- D. Rosa-González
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica , Puebla, México
- E. Ruiz-Velasco
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , D-69117 Heidelberg, Germany
- H. Salazar
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- D. Salazar-Gallegos
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA
- F. Salesa Greus
- Instytut Fizyki Jądrowej im Henryka Niewodniczanskiego Polskiej Akademii Nauk , IFJ-PAN, Krakow, Poland ; [email protected]; Instituto de Física Corpuscular, CSIC, Universitat de Valéncia , E-46980, Paterna, Valencia, Spain
- A. Sandoval
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- J. Serna-Franco
- Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de Mexico, México
- A. J. Smith
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- R. W. Springer
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- O. Tibolla
- Universidad Politécnica 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
- Tsung-Dao Lee Institute and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , Shanghai, People’s Republic of China
- F. Ureña-Mena
- ORCiD
- Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica , Puebla, México
- L. Villaseñor
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, México
- E. Willox
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA
- H. Zhou
- Tsung-Dao Lee Institute and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , Shanghai, People’s Republic of China
- C. de León
- ORCiD
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- O. Fornieri
- Gran Sasso Science Institute (GSSI) , Viale Francesco Crispi 7, I-67100 L’Aquila, Italy; INFN –Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), Via G. Acitelli 22, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- D. Gaggero
- ORCiD
- INFN –Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
- D. Grasso
- ORCiD
- INFN –Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, Pisa, Italy
- A. Marinelli
- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini, "Università degli studi di Napoli “Federico II” , Complesso Universitá Monte Sant'Angelo, I-80126 Napoli, Italy; INFN –Sezione di Napoli, Complesso Università Monte Sant'Angelo, I-80126 Napoli, Italy; INAF –Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italy
- S. Ventura
- Università of Siena , Siena, Italy; INFN , Sezione di Pisa, Pisa, Italy
- HAWC Collaboration
- DOI
- https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad00b6
- Journal volume & issue
-
Vol. 961,
no. 1
p. 104
Abstract
Galactic gamma-ray diffuse emission (GDE) is emitted by cosmic rays (CRs), ultra-relativistic protons, and electrons, interacting with gas and electromagnetic radiation fields in the interstellar medium. Here we present the analysis of teraelectronvolt diffuse emission from a region of the Galactic plane over the range in longitude of l ∈ [43°, 73°], using data collected with the High Altitude Water Cherenkov (HAWC) detector. Spectral, longitudinal, and latitudinal distributions of the teraelectronvolt diffuse emission are shown. The radiation spectrum is compatible with the spectrum of the emission arising from a CR population with an index similar to that of the observed CRs. When comparing with the DRAGON base model , the HAWC GDE flux is higher by about a factor of 2. Unresolved sources such as pulsar wind nebulae and teraelectronvolt halos could explain the excess emission. Finally, deviations of the Galactic CR flux from the locally measured CR flux may additionally explain the difference between the predicted and measured diffuse fluxes.
Keywords
