The Astrophysical Journal Letters (Jan 2024)
Observation of the Galactic Center PeVatron beyond 100 TeV with HAWC
- A. Albert,
- R. Alfaro,
- C. Alvarez,
- A. Andrés,
- 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,
- C. de León,
- D. Depaoli,
- N. Di Lalla,
- R. Diaz Hernandez,
- B. L. Dingus,
- M. A. DuVernois,
- J. C. Díaz-Vélez,
- K. Engel,
- T. Ergin,
- C. Espinoza,
- K. L. Fan,
- K. Fang,
- N. Fraija,
- S. 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,
- J. Hinton,
- D. Huang,
- F. Hueyotl-Zahuantitla,
- T. B. Humensky,
- P. Hüntemeyer,
- A. Iriarte,
- 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,
- M. Najafi,
- L. Nellen,
- M. Newbold,
- M. U. Nisa,
- R. Noriega-Papaqui,
- L. Olivera-Nieto,
- N. Omodei,
- M. Osorio-Archila,
- Y. Pérez Araujo,
- E. G. Pérez-Pérez,
- C. D. Rho,
- D. Rosa-González,
- E. Ruiz-Velasco,
- H. Salazar,
- D. Salazar-Gallegos,
- A. Sandoval,
- M. Schneider,
- G. Schwefer,
- J. Serna-Franco,
- A. J. Smith,
- Y. Son,
- R. W. Springer,
- O. Tibolla,
- K. Tollefson,
- I. Torres,
- R. Torres-Escobedo,
- R. Turner,
- F. Ureña-Mena,
- E. Varela,
- X. Wang,
- Z. Wang,
- I. J. Watson,
- E. Willox,
- H. Wu,
- S. Yu,
- S. Yun-Cárcamo,
- H. Zhou
Affiliations
- A. Albert
- Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
- R. Alfaro
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- C. Alvarez
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- A. Andrés
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- J. C. Arteaga-Velázquez
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- D. Avila Rojas
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- H. A. Ayala Solares
- 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 ; [email protected]
- E. Belmont-Moreno
- Instituto de Física , 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
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- T. Capistrán
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- A. Carramiñana
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- S. Casanova
- Instytut Fizyki Jadrowej im Henryka Niewodniczanskiego Polskiej Akademii Nauk , IFJ-PAN, Krakow, Poland
- U. Cotti
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- J. Cotzomi
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- S. Coutiño de León
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison , WI, USA
- E. De la Fuente
- Departamento de Física, Centro Universitario de Ciencias Exactase Ingenierias, Universidad de Guadalajara , Guadalajara, Mexico
- C. de León
- Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo , Morelia, Mexico
- D. Depaoli
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- N. Di Lalla
- Department of Physics, Stanford University : Stanford, CA 94305-4060, USA
- R. Diaz Hernandez
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- B. L. Dingus
- Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
- M. A. DuVernois
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison , WI, USA
- J. C. Díaz-Vélez
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison , WI, USA
- K. Engel
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- T. Ergin
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA ; [email protected]
- C. Espinoza
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- K. L. Fan
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- K. Fang
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison , WI, USA
- N. Fraija
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- S. Fraija
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- J. A. García-González
- Tecnologico de Monterrey, Escuela de Ingenieria 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
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- J. A. Goodman
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- S. Groetsch
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- J. P. Harding
- Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
- S. Hernández-Cadena
- Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , People's Republic of China
- I. Herzog
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA ; [email protected]
- J. Hinton
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- D. Huang
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- F. Hueyotl-Zahuantitla
- Universidad Autónoma de Chiapas , Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, Mexico
- T. B. Humensky
- NASA Goddard Space Flight Center , Greenbelt, MD 20771, USA
- P. Hüntemeyer
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- A. Iriarte
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- S. Kaufmann
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- D. Kieda
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- A. Lara
- Instituto de Geofísica , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- W. H. Lee
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- J. Lee
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- H. León Vargas
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- J. T. Linnemann
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA ; [email protected]
- A. L. Longinotti
- Instituto de Astronomía , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- G. Luis-Raya
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- K. Malone
- Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
- O. Martinez
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- J. Martínez-Castro
- Centro de Investigación en Computación , Instituto Politécnico Nacional, México City, Mexico
- J. A. Matthews
- Dept of Physics and Astronomy, University of New México , Albuquerque, NM, USA
- P. Miranda-Romagnoli
- 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
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- M. Mostafá
- Department of Physics, Temple University , Philadelphia, PA, USA
- M. Najafi
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- L. Nellen
- Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México , Ciudad de México, Mexico
- M. Newbold
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- M. U. Nisa
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA ; [email protected]
- R. Noriega-Papaqui
- Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo , Pachuca, Mexico
- L. Olivera-Nieto
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- N. Omodei
- Department of Physics, Stanford University : Stanford, CA 94305-4060, USA
- M. Osorio-Archila
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- Y. Pérez Araujo
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- E. G. Pérez-Pérez
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- C. D. Rho
- Department of Physics, Sungkyunkwan University , Suwon 16419, Republic of Korea
- D. Rosa-González
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- E. Ruiz-Velasco
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- 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 ; [email protected]
- A. Sandoval
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- M. Schneider
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- G. Schwefer
- Max-Planck Institute for Nuclear Physics , 69117 Heidelberg, Germany
- J. Serna-Franco
- Instituto de Física , Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
- A. J. Smith
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- Y. Son
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- R. W. Springer
- Department of Physics and Astronomy, University of Utah , Salt Lake City, UT, USA
- O. Tibolla
- Universidad Politecnica de Pachuca , Pachuca, Hgo, Mexico
- K. Tollefson
- Department of Physics and Astronomy, Michigan State University , East Lansing, MI, USA ; [email protected]
- I. Torres
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- R. Torres-Escobedo
- Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , People's Republic of China
- R. Turner
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- F. Ureña-Mena
- Instituto Nacional de Astrofísica , Óptica y Electrónica, Puebla, Mexico
- E. Varela
- Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla , Puebla, Mexico
- X. Wang
- Department of Physics, Michigan Technological University , Houghton, MI, USA
- Z. Wang
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- I. J. Watson
- University of Seoul , Seoul, Republic of Korea
- E. Willox
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- H. Wu
- Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison , WI, USA
- S. Yu
- Department of Physics, Pennsylvania State University , University Park, PA, USA
- S. Yun-Cárcamo
- ORCiD
- Department of Physics, University of Maryland , College Park, MD, USA ; [email protected], [email protected], [email protected]
- H. Zhou
- Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University , People's Republic of China
- DOI
- https://doi.org/10.3847/2041-8213/ad772e
- Journal volume & issue
-
Vol. 973,
no. 1
p. L34
Abstract
We report an observation of ultrahigh-energy (UHE) gamma rays from the Galactic center (GC) region, using 7 yr of data collected by the High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) Observatory. The HAWC data are best described as a point-like source (HAWC J1746-2856) with a power-law spectrum ( ${d}N/{d}E=\phi {\left(E/26\,\mathrm{TeV}\right)}^{\gamma }$ ), where γ = −2.88 ± 0.15 _stat − 0.1 _sys and ϕ = 1.5 × 10 ^−15 (TeV cm ^2 s) ^−1 $\pm {0.3}_{\mathrm{stat}}{\,}_{-{0.13}_{\mathrm{sys}}}^{+{0.08}_{\mathrm{sys}}}$ extending from 6 to 114 TeV. We find no evidence of a spectral cutoff up to 100 TeV using HAWC data. Two known point-like gamma-ray sources are spatially coincident with the HAWC gamma-ray excess: Sgr A* (HESS J1745-290) and the Arc (HESS J1746-285). We subtract the known flux contribution of these point sources from the measured flux of HAWC J1746-2856 to exclude their contamination and show that the excess observed by HAWC remains significant (>5 σ ), with the spectrum extending to >100 TeV. Our result supports that these detected UHE gamma rays can originate via hadronic interaction of PeV cosmic-ray protons with the dense ambient gas and confirms the presence of a proton PeVatron at the GC.
Keywords