1. The 2014 TeV $\gamma$-Ray Flare of Mrk 501 Seen with H.E.S.S.: Temporal and Spectral Constraints on Lorentz Invariance Violation
- Author
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Collaboration, H. E. S. S., Abdalla, H., Aharonian, F., Benkhali, F. Ait, Ang��ner, E. O., Arakawa, M., Arcaro, C., Armand, C., Arrieta, M., Backes, M., Barnard, M., Becherini, Y., Tjus, J. Becker, Berge, D., Bernhard, S., Bernl��hr, K., Blackwell, R., B��ttcher, M., Boisson, C., Bolmont, J., Bonnefoy, S., Bordas, P., Bregeon, J., Brun, F., Brun, P., Bryan, M., B��chele, M., Bulik, T., Bylund, T., Capasso, M., Caroff, S., Carosi, A., Casanova, S., Cerruti, M., Chakraborty, N., Chandra, S., Chaves, R. C. G., Chen, A., Colafrancesco, S., Condon, B., Davids, I. D., Deil, C., Devin, J., deWilt, P., Dirson, L., Djannati-Ata��, A., Dmytriiev, A., Donath, A., Drury, L. O'C., Dyks, J., Egberts, K., Emery, G., Ernenwein, J. -P., Eschbach, S., Fegan, S., Fiasson, A., Fontaine, G., Funk, S., F����ling, M., Gabici, S., Gallant, Y. A., Garrigoux, T., Gat��, F., Giavitto, G., Glawion, D., Glicenstein, J. F., Gottschall, D., Grondin, M. -H., Hahn, J., Haupt, M., Heinzelmann, G., Henri, G., Hermann, G., Hinton, J. A., Hofmann, W., Hoischen, C., Holch, T. L., Holler, M., Horns, D., Huber, D., Iwasaki, H., Jacholkowska, A., Jamrozy, M., Jankowsky, D., Jankowsky, F., Jouvin, L., Jung-Richardt, I., Kastendieck, M. A., Katarzy��ski, K., Katsuragawa, M., Katz, U., Kerszberg, D., Khangulyan, D., Kh��lifi, B., King, J., Klepser, S., Klu��niak, W., Komin, Nu., Kosack, K., Krakau, S., Kraus, M., Kr��ger, P. P., Lamanna, G., Lau, J., Lefaucheur, J., Lemi��re, A., Lemoine-Goumard, M., Lenain, J. -P., Leser, E., Lohse, T., Lorentz, M., L��pez-Coto, R., Lypova, I., Malyshev, D., Marandon, V., Marcowith, A., Mariaud, C., Mart��-Devesa, G. Guillem, Marx, R., Maurin, G., Meintjes, P. J., Mitchell, A. M. W., Moderski, R., Mohamed, M., Mohrmann, L., Moulin, E., Murach, T., Nakashima, S., de Naurois, M., Ndiyavala, H., Niederwanger, F., Niemiec, J., Oakes, L., O'Brien, P., Odaka, H., Ohm, S., Ostrowski, M., Oya, I., Padovani, M., Panter, M., Parsons, R. D., Perennes, C., Petrucci, P. -O., Peyaud, B., Piel, Q., Pita, S., Poireau, V., Noel, A. Priyana, Prokhorov, D. A., Prokoph, H., P��hlhofer, G., Punch, M., Quirrenbach, A., Raab, S., Rauth, R., Reimer, A., Reimer, O., Renaud, M., Rieger, F., Rinchiuso, L., Romoli, C., Rowell, G., Rudak, B., Ruiz-Velasco, E., Sahakian, V., Saito, S., Sanchez, D. A., Santangelo, A., Sasaki, M., Schlickeiser, R., Sch��ssler, F., Schulz, A., Schwanke, U., Schwemmer, S., Seglar-Arroyo, M., Senniappan, M., Seyffert, A. S., Shafi, N., Shilon, I., Shiningayamwe, K., Simoni, R., Sinha, A., Sol, H., Spanier, F., Specovius, A., Spir-Jacob, M., Stawarz, ��., Steenkamp, R., Stegmann, C., Steppa, C., Sushch, I., Takahashi, T., Tavernet, J. -P., Tavernier, T., Taylor, A. M., Terrier, R., Tibaldo, L., Tiziani, D., Tluczykont, M., Trichard, C., Tsirou, M., Tsuji, N., Tuffs, R., Uchiyama, Y., van der Walt, D. J., van Eldik, C., van Rensburg, C., van Soelen, B., Vasileiadis, G., Veh, J., Venter, C., Viana, A., Vincent, P., Vink, J., Voisin, F., V��lk, H. J., Vuillaume, T., Wadiasingh, Z., Wagner, S. J., Wagner, P., Wagner, R. M., White, R., Wierzcholska, A., W��rnlein, A., Yang, R., Zaborov, D., Zacharias, M., Zanin, R., Zdziarski, A. A., Zech, A., Zefi, F., Ziegler, A., Zorn, J., ��ywucka, N., 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), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (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)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), 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 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-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 Leprince-Ringuet (LLR), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-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 Paris Cité (UPCité), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Paris 7 (UPD7)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), 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), 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), 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), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Paris 7 (UPD7), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), 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), Faculty of Science, High Energy Astrophys. & Astropart. Phys (API, FNWI), 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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), 26598973 - Abdalla, Hassan, 30588766 - Arcaro, Cornelia, 28644743 - Backes, Michael, 20574266 - Barnard, Monica, 24420530 - Böttcher, Markus, 31125417 - Chandra, Sunil, 11749903 - Krüger, Petrus Paulus, 26403366 - Ndiyavala, Hambeleleni, 20126999 - Seyffert, Albertus Stefanus, 25161814 - Spanier, Felix Alexander, 10060499 - Van der Walt, Diederick Johannes, 21106266 - Van Rensburg, Carlo, 12006653 - Venter, Christo, 26594080 - Wadiasingh, Zorawar, and 29092086 - Zacharias, Michael
- Subjects
Photon ,exceptional ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics ,Lorentz covariance ,invariance: Lorentz ,01 natural sciences ,law.invention ,energy dependence ,blazar ,individual: Mrk 501 [BL Lacertae objects] ,law ,Dispersion relation ,HESS ,0103 physical sciences ,gamma rays: galaxies ,Blazar ,010303 astronomy & astrophysics ,attenuation ,0105 earth and related environmental sciences ,BL Lacertae objects: individual ,High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE) ,Physics ,photon: dispersion relation ,background ,Gamma ray ,perturbation: linear ,Astronomy and Astrophysics ,individual (Mrk 501) [BL Lacertae objects] ,time delay ,violation: Lorentz ,flux ,Cherenkov counter ,Extragalactic background light ,gamma ray: VHE ,Space and Planetary Science ,astroparticle physics ,galaxies [gamma rays] ,ddc:520 ,spectral ,Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Energy (signal processing) ,Flare - Abstract
The astrophysical journal 870(2), 93 (2019). doi:10.3847/1538-4357/aaf1c4, The blazar Mrk 501 ($z$ = 0.034) was observed at very-high-energy (VHE, E $\gtrsim$ 100 GeV) gamma-ray wavelengths during a bright flare on the night of 2014 June 23–24 (MJD 56832) with the H.E.S.S. phase-II array of Cherenkov telescopes. Data taken that night by H.E.S.S. at large zenith angle reveal an exceptional number of gamma-ray photons at multi-TeV energies, with rapid flux variability and an energy coverage extending significantly up to 20 TeV. This data set is used to constrain Lorentz invariance violation (LIV) using two independent channels: a temporal approach considers the possibility of an energy dependence in the arrival time of gamma-rays, whereas a spectral approach considers the possibility of modifications to the interaction of VHE gamma-rays with extragalactic background light (EBL) photons. The non-detection of energy-dependent time delays and the non-observation of deviations between the measured spectrum and that of a supposed power-law intrinsic spectrum with standard EBL attenuation are used independently to derive strong constraints on the energy scale of LIV $(E_ {QG})$ in the subluminal scenario for linear and quadratic perturbations in the dispersion relation of photons. For the case of linear perturbations, the 95% confidence level limits obtained are $E_{QG,1} > 3.6 × 10^{17}$ GeV using the temporal approach and $E_{QG,1} > 2.6 × 10^{19}$ GeV using the spectral approach. For the case of quadratic perturbations, the limits obtained are $E_{QG,2} > 8.5 × 10^{10}$ GeV using the temporal approach and $E_{QG,2} > 7.8 × 10^{11}$ GeV using the spectral approach., Published by IOP Publ., Chicago, Ill. [u.a.]
- Published
- 2019