Very-high-energy $\gamma$-ray emission from young massive star clusters in the Large Magellanic Cloud
F Aharonian
,
F. Ait Benkhali
,
J Aschersleben
,
H Ashkar
(1)
,
M Backes
,
V. Barbosa Martins
,
R Batzofin
,
Y Becherini
(2)
,
D Berge
,
K Bernlöhr
,
M Böttcher
,
J Bolmont
(3)
,
M de Bony de Lavergne
(4)
,
J Borowska
,
R Brose
,
A Brown
,
F Brun
(4)
,
B Bruno
,
C Burger-Scheidlin
,
S Casanova
,
J Celic
,
M Cerruti
(2)
,
T Chand
,
S Chandra
,
A Chen
,
J Chibueze
,
O Chibueze
,
G Cotter
,
P Cristofari
(5)
,
J Devin
(6)
,
A Djannati-Ataï
(2)
,
J Djuvsland
,
A Dmytriiev
,
K Egberts
,
S Einecke
,
K Feijen
(2)
,
M Filipovic
,
G Fontaine
(1)
,
S Funk
,
S Gabici
(2)
,
Y.A Gallant
(6)
,
J.F Glicenstein
(4)
,
J Glombitza
,
G Grolleron
(3)
,
L Haerer
,
B Heß
,
J.A Hinton
,
W Hofmann
,
T.L Holch
,
D Horns
,
Zhiqiu Huang
,
M Jamrozy
,
F Jankowsky
,
I Jung-Richardt
,
E Kasai
,
K Katarzyński
,
R Khatoon
,
B Khélifi
(2)
,
W Kluźniak
,
Nu Komin
,
K Kosack
(4)
,
D Kostunin
,
A Kundu
,
R.G Lang
,
S Le Stum
(7)
,
A Lemière
(2)
,
M Lemoine-Goumard
(8)
,
J.-P Lenain
(3)
,
F Leuschner
,
J Mackey
,
V Marandon
(4)
,
G Martí-Devesa
,
R Marx
,
A Mehta
,
A Mitchell
,
R Moderski
,
M.O Moghadam
,
L Mohrmann
,
A Montanari
,
E Moulin
(4)
,
M de Naurois
(1)
,
J Niemiec
,
S Ohm
,
L Olivera-Nieto
,
E de Ona Wilhelmi
,
M Ostrowski
,
S Panny
,
U Pensec
(3)
,
G Peron
(2)
,
G Pühlhofer
,
A Quirrenbach
,
S Ravikularaman
(2)
,
M Regeard
(2)
,
A Reimer
,
O Reimer
,
H Ren
,
M Renaud
(6)
,
B Reville
,
F Rieger
,
G Rowell
,
B Rudak
,
E Ruiz-Velasco
,
K Sabri
(6)
,
V Sahakian
,
H Salzmann
,
A Santangelo
,
M Sasaki
,
J Schäfer
,
F Schüssler
(4)
,
H.M Schutte
,
H Sol
(5)
,
S Spencer
,
Ł Stawarz
,
S Steinmassl
,
C Steppa
,
K Streil
,
I Sushch
,
A.M Taylor
,
R Terrier
(2)
,
M Tsirou
,
N Tsuji
,
C van Eldik
,
M Vecchi
,
C Venter
,
J Vink
,
S.J Wagner
,
R White
,
A Wierzcholska
,
M Zacharias
,
A.A Zdziarski
,
A Zech
(5)
,
N Żywucka
1
LLR -
Laboratoire Leprince-Ringuet
2 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
3 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
4 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
5 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
6 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
7 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
8 LP2I - Bordeaux - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
2 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
3 LPNHE (UMR_7585) - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
4 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
5 LUTH (UMR_8102) - Laboratoire Univers et Théories
6 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
7 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
8 LP2I - Bordeaux - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
F Aharonian
- Fonction : Auteur
F. Ait Benkhali
- Fonction : Auteur
J Aschersleben
- Fonction : Auteur
M Backes
- Fonction : Auteur
V. Barbosa Martins
- Fonction : Auteur
R Batzofin
- Fonction : Auteur
D Berge
- Fonction : Auteur
K Bernlöhr
- Fonction : Auteur
M Böttcher
- Fonction : Auteur
J Borowska
- Fonction : Auteur
R Brose
- Fonction : Auteur
A Brown
- Fonction : Auteur
B Bruno
- Fonction : Auteur
C Burger-Scheidlin
- Fonction : Auteur
S Casanova
- Fonction : Auteur
J Celic
- Fonction : Auteur
T Chand
- Fonction : Auteur
S Chandra
- Fonction : Auteur
A Chen
- Fonction : Auteur
J Chibueze
- Fonction : Auteur
O Chibueze
- Fonction : Auteur
G Cotter
- Fonction : Auteur
J Djuvsland
- Fonction : Auteur
A Dmytriiev
- Fonction : Auteur
K Egberts
- Fonction : Auteur
S Einecke
- Fonction : Auteur
M Filipovic
- Fonction : Auteur
S Funk
- Fonction : Auteur
J Glombitza
- Fonction : Auteur
G Grolleron
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1479965
- ORCID : 0009-0003-0209-0441
- IdRef : 282204199
L Haerer
- Fonction : Auteur
B Heß
- Fonction : Auteur
J.A Hinton
- Fonction : Auteur
W Hofmann
- Fonction : Auteur
T.L Holch
- Fonction : Auteur
D Horns
- Fonction : Auteur
Zhiqiu Huang
- Fonction : Auteur
M Jamrozy
- Fonction : Auteur
F Jankowsky
- Fonction : Auteur
I Jung-Richardt
- Fonction : Auteur
E Kasai
- Fonction : Auteur
K Katarzyński
- Fonction : Auteur
R Khatoon
- Fonction : Auteur
W Kluźniak
- Fonction : Auteur
Nu Komin
- Fonction : Auteur
D Kostunin
- Fonction : Auteur
A Kundu
- Fonction : Auteur
R.G Lang
- Fonction : Auteur
F Leuschner
- Fonction : Auteur
J Mackey
- Fonction : Auteur
G Martí-Devesa
- Fonction : Auteur
R Marx
- Fonction : Auteur
A Mehta
- Fonction : Auteur
A Mitchell
- Fonction : Auteur
R Moderski
- Fonction : Auteur
M.O Moghadam
- Fonction : Auteur
L Mohrmann
- Fonction : Auteur
A Montanari
- Fonction : Auteur
J Niemiec
- Fonction : Auteur
S Ohm
- Fonction : Auteur
L Olivera-Nieto
- Fonction : Auteur
E de Ona Wilhelmi
- Fonction : Auteur
M Ostrowski
- Fonction : Auteur
S Panny
- Fonction : Auteur
G Pühlhofer
- Fonction : Auteur
A Quirrenbach
- Fonction : Auteur
A Reimer
- Fonction : Auteur
O Reimer
- Fonction : Auteur
H Ren
- Fonction : Auteur
M Renaud
- Fonction : Auteur
- PersonId : 172996
- IdHAL : matthieu-renaud2
- ORCID : 0000-0002-2203-4880
B Reville
- Fonction : Auteur
F Rieger
- Fonction : Auteur
G Rowell
- Fonction : Auteur
B Rudak
- Fonction : Auteur
E Ruiz-Velasco
- Fonction : Auteur
V Sahakian
- Fonction : Auteur
H Salzmann
- Fonction : Auteur
A Santangelo
- Fonction : Auteur
M Sasaki
- Fonction : Auteur
J Schäfer
- Fonction : Auteur
H.M Schutte
- Fonction : Auteur
S Spencer
- Fonction : Auteur
Ł Stawarz
- Fonction : Auteur
S Steinmassl
- Fonction : Auteur
C Steppa
- Fonction : Auteur
K Streil
- Fonction : Auteur
I Sushch
- Fonction : Auteur
A.M Taylor
- Fonction : Auteur
M Tsirou
- Fonction : Auteur
N Tsuji
- Fonction : Auteur
C van Eldik
- Fonction : Auteur
M Vecchi
- Fonction : Auteur
C Venter
- Fonction : Auteur
J Vink
- Fonction : Auteur
S.J Wagner
- Fonction : Auteur
R White
- Fonction : Auteur
A Wierzcholska
- Fonction : Auteur
M Zacharias
- Fonction : Auteur
A.A Zdziarski
- Fonction : Auteur
N Żywucka
- Fonction : Auteur
Résumé
The Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud is known for its high star formation activity. At its center lies the young massive star cluster R136, providing a significant amount of the energy that makes the nebula shine so brightly at many wavelengths. Recently, young massive star clusters have been suggested to also efficiently produce high-energy cosmic rays, potentially beyond PeV energies. Here, we report the detection of very-high-energy $\gamma$-ray emission from the direction of R136 with the High Energy Stereoscopic System, achieved through a multicomponent, likelihood-based modeling of the data. This supports the hypothesis that R136 is indeed a very powerful cosmic-ray accelerator. Moreover, from the same analysis, we provide an updated measurement of the $\gamma$-ray emission from 30 Dor C, the only superbubble detected at TeV energies presently. The $\gamma$-ray luminosity above $0.5\,\mathrm{TeV}$ of both sources is $(2-3)\times 10^{35}\,\mathrm{erg}\,\mathrm{s}^{-1}$. This exceeds by more than a factor of 2 the luminosity of HESS J1646$-$458, which is associated with the most massive young star cluster in the Milky Way, Westerlund 1. Furthermore, the $\gamma$-ray emission from each source is extended with a significance of $>3\sigma$ and a Gaussian width of about $30\,\mathrm{pc}$. For 30 Dor C, a connection between the $\gamma$-ray emission and the nonthermal X-ray emission appears likely. Different interpretations of the $\gamma$-ray signal from R136 are discussed.
Origine | Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte |
---|