1. Detection of very-high-energy γ -ray emission from the colliding wind binary η Car with H.E.S.S
- Author
-
E. O. Angüner, Ramin Marx, M. Panter, U. Katz, G. Heinzelmann, Iryna Lypova, S. Nakashima, Yvonne Becherini, G. Martí-Devesa, Stefan Klepser, H. Yoneda, A. Fiasson, L. Giunti, P. deWilt, J. King, R. Adam, I. Jung-Richardt, James Davies, F. Eichhorn, Michael Punch, Maria Haupt, R. J. Tuffs, Michal Ostrowski, J.-P. Lenain, Stefan Ohm, Łukasz Stawarz, J. F. Glicenstein, Frank M. Rieger, Markus Holler, Michelle Tsirou, C. Levy, S. Pita, S. Colafrancesco, L. Rinchiuso, Q. Remy, Felix Jankowsky, J. Zorn, M.-H. Grondin, Mischa Breuhaus, C. Arcaro, Stefano Gabici, F. Niederwanger, Jacco Vink, Sabrina Casanova, Halim Ashkar, M. Curyło, Stefan Funk, Alicja Wierzcholska, Gavin Rowell, M. Bryan, Felix Aharonian, N. Shafi, R. D. Parsons, H. Ndiyavala, B. van Soelen, B. Rudak, Dmitriy Kostunin, K. Nakashima, Nu. Komin, Natalia Żywucka, M. de Naurois, T. Chand, Jhilik Majumdar, L. Oakes, A. Lemière, Heinrich J. Völk, M. Renaud, R. Rauth, Axel Donath, A. W. Chen, M. Büchele, S. Eschbach, M. Barnard, Marek Jamrozy, J. Bolmont, Gianluca Giavitto, K. Bernlöhr, Helene Sol, V. Poireau, H. Odaka, M. Füßling, Jacek Niemiec, Rafal Moderski, C. Perennes, K. Egberts, Dieter Horns, Olaf Reimer, M. Lemoine-Goumard, J. Dyks, Ruizhi Yang, Francois Brun, Reinhard Schlickeiser, Zorawar Wadiasingh, M. Böttcher, Michael Kreter, S. Chandra, Paolo Marchegiani, P. Vincent, S. J. Fegan, A. Djannati-Ataï, V. Barbosa Martins, S. Raab, L. Dirson, F. Gaté, Kirsty Feijen, S. Bonnefoy, Constantin Steppa, Alexandre Marcowith, M. Zacharias, Rachel Simoni, Masanori Arakawa, Celine Armand, Thomas Murach, Joachim Hahn, T. Vuillaume, A. Schulz, Clemens Hoischen, A. A. Zdziarski, Ullrich Schwanke, V. Joshi, V. Sahakian, A. Carosi, F. Werner, F. Ait Benkhali, E. de Oña Wilhelmi, Anton Dmytriiev, Isak Delberth Davids, S. Schwemmer, Arnaud Mares, Andrea Santangelo, Jim Hinton, Roberta Zanin, C. Trichard, S. Sailer, Dmitry Khangulyan, P. J. Meintjes, Tom Armstrong, Matteo Cerruti, D. A. Sanchez, M. Seglar-Arroyo, P.-O. Petrucci, Johan Bregeon, R. J. White, J. Devin, F. Schüssler, M. Scalici, A. Priyana Noel, Domenico Tiziani, D. Malyshev, Tadayuki Takahashi, A.M. Taylor, Werner Hofmann, Michael Backes, Jonathan Mackey, Victor Doroshenko, Gilles Henri, Heike Prokoph, C. Moore, Q. Piel, Dorit Glawion, Tim Holch, E. Moulin, Tomasz Bulik, S. Caroff, D. Huber, Marion Spir-Jacob, G. Maurin, H. Iwasaki, A.S. Seyffert, Naomi Tsuji, D. Jankowsky, Gerard Fontaine, M. Katsuragawa, Andreas Quirrenbach, Hester Schutte, Riaan Steenkamp, Andreas Specovius, Christian Stegmann, Stefan Wagner, Yasunobu Uchiyama, L. Mohrmann, C. van Rensburg, Misao Sasaki, D. J. van der Walt, M. Hörbe, T. Tavernier, E. Leser, P. T. O'Brien, B. Khélifi, G. Hermann, Regis Terrier, Carlo Romoli, Christo Venter, Y. A. Gallant, Atreyee Sinha, C. van Eldik, A. Zech, M. Mohamed, Garret Cotter, D. A. Prokhorov, K. Kosack, B. Peyaud, G. Pühlhofer, A. Reimer, Pierre Brun, Jean-Pierre Ernenwein, Johannes Veh, R. Blackwell, E. Ruiz-Velasco, G. Emery, S. Saito, Thomas Bylund, M. Tluczykont, Armelle Jardin-Blicq, Jacques Muller, Samuel Timothy Spencer, H. Abdalla, M. A. Kastendieck, G. Vasileiadis, Włodek Kluźniak, Krzysztof Katarzynski, Catherine Boisson, Christoph Deil, Mohanraj Senniappan, D. Berge, Paul J. Morris, Kleopas Shiningayamwe, Lenka Tomankova, Jason John Watson, V. Marandon, D. Gottschall, Thomas Lohse, G. Lamanna, Alexander von Humboldt Foundation, Southern California Earthquake Center, EGI Foundation, Science and Technology Facilities Council (UK), Australian Research Council, German Research Foundation, Japan Society for the Promotion of Science, University of Amsterdam, Federal Ministry of Education and Research (Germany), Austrian Science Fund, Knut and Alice Wallenberg Foundation, Max Planck Society, National Science Centre (Poland), Centre National de la Recherche Scientifique (France), Commissariat à l'Ènergie Atomique et aux Ènergies Alternatives (France), Helmholtz Association, National Commission on Research Science and Technology (Namibia), University of Namibia, Federal Ministry of Education, Science and Research (Austria), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), H.E.S.S., Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, H.E.S.S. Collaboration, Faculty of Science, High Energy Astrophys. & Astropart. Phys (API, FNWI), Gravitation and Astroparticle Physics Amsterdam, and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)
- Subjects
individual: η CarStars: Wolf-Rayet [Stars] ,Photon ,stars: individual: η Car ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,Flux ,Cosmic ray ,Astrophysics ,01 natural sciences ,cosmic rays ,0103 physical sciences ,individual: η Car [stars] ,High Energy Stereoscopic System ,010303 astronomy & astrophysics ,Cosmic rays ,Colliding-wind binary ,Astroparticle physics ,Physics ,Spectral index ,non-thermal [Radiation mechanisms] ,[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,general [Binaries] ,010308 nuclear & particles physics ,Astronomy and Astrophysics ,radiation mechanisms: non-thermal ,Wolf-Rayet [stars] ,binaries: general ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,astroparticle physics ,ddc:520 ,HESS - Abteilung Hinton ,stars: Wolf-Rayet ,Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Stars: individual: η CarStars: Wolf-Rayet ,Noise (radio) - Abstract
Aims. Colliding wind binary systems have long been suspected to be high-energy (HE; 100 MeV < E < 100 GeV) {\gamma}-ray emitters. {\eta} Car is the most prominent member of this object class and is confirmed to emit phase-locked HE {\gamma} rays from hundreds of MeV to ~100 GeV energies. This work aims to search for and characterise the very-high-energy (VHE; E >100 GeV) {\gamma}-ray emission from {\eta} Car around the last periastron passage in 2014 with the ground-based High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.). Methods. The region around {\eta} Car was observed with H.E.S.S. between orbital phase p = 0.78 - 1.10, with a closer sampling at p {\approx} 0.95 and p {\approx} 1.10 (assuming a period of 2023 days). Optimised hardware settings as well as adjustments to the data reduction, reconstruction, and signal selection were needed to suppress and take into account the strong, extended, and inhomogeneous night sky background (NSB) in the {\eta} Car field of view. Tailored run-wise Monte-Carlo simulations (RWS) were required to accurately treat the additional noise from NSB photons in the instrument response functions. Results. H.E.S.S. detected VHE {\gamma}-ray emission from the direction of {\eta} Car shortly before and after the minimum in the X-ray light-curve close to periastron. Using the point spread function provided by RWS, the reconstructed signal is point-like and the spectrum is best described by a power law. The overall flux and spectral index in VHE {\gamma} rays agree within statistical and systematic errors before and after periastron. The {\gamma}-ray spectrum extends up to at least ~400 GeV. This implies a maximum magnetic field in a leptonic scenario in the emission region of 0.5 Gauss. No indication for phase-locked flux variations is detected in the H.E.S.S. data., Comment: 9 pages, 4 figures, 3 tables, in press with A&A
- Published
- 2020