FERMI LARGE AREA TELESCOPE CONSTRAINTS ON THE GAMMA-RAY OPACITY OF THE UNIVERSE

被引:116
作者
Abdo, A. A. [3 ,4 ]
Ackermann, M. [1 ,2 ]
Ajello, M. [1 ,2 ]
Allafort, A. [1 ,2 ]
Atwood, W. B. [5 ,6 ]
Baldini, L. [7 ]
Ballet, J. [8 ]
Barbiellini, G. [9 ,10 ]
Baring, M. G. [11 ]
Bastieri, D. [12 ,13 ]
Baughman, B. M. [14 ]
Bechtol, K. [1 ,2 ]
Bellazzini, R. [7 ]
Berenji, B. [1 ,2 ]
Bhat, P. N. [15 ]
Blandford, R. D. [1 ,2 ]
Bloom, E. D. [1 ,2 ]
Bonamente, E. [16 ,17 ]
Borgland, A. W. [1 ,2 ]
Bouvier, A. [1 ,2 ]
Brandt, T. J. [14 ,18 ]
Bregeon, J. [7 ]
Brez, A. [7 ]
Briggs, M. S. [15 ]
Brigida, M. [19 ,20 ]
Bruel, P. [21 ]
Buehler, R. [1 ,2 ]
Burnett, T. H. [22 ]
Buson, S. [12 ,13 ]
Caliandro, G. A. [23 ]
Cameron, R. A. [1 ,2 ]
Caraveo, P. A. [24 ]
Carrigan, S. [13 ]
Casandjian, J. M. [8 ]
Cavazzuti, E. [25 ]
Cecchi, C. [16 ,17 ]
Celik, O. [26 ,27 ,28 ,29 ]
Charles, E. [1 ,2 ]
Chekhtman, A. [3 ,30 ]
Chen, A. W. [24 ]
Cheung, C. C. [3 ,4 ]
Chiang, J. [1 ,2 ]
Ciprini, S. [17 ]
Claus, R. [1 ,2 ]
Cohen-Tanugi, J. [31 ]
Connaughton, V. [15 ]
Conrad, J. [32 ,33 ]
Costamante, L. [1 ,2 ]
Dermer, C. D. [3 ]
de Angelis, A. [34 ,35 ]
机构
[1] Stanford Univ, Dept Phys, WW Hansen Expt Phys Lab, Kavli Inst Particle Astrophys & Cosmol, Stanford, CA 94305 USA
[2] Stanford Univ, SLAC Natl Accelerator Lab, Stanford, CA 94305 USA
[3] USN, Res Lab, Div Space Sci, Washington, DC 20375 USA
[4] Natl Acad Sci, Natl Res Council Res Associate, Washington, DC 20001 USA
[5] Univ Calif Santa Cruz, Dept Phys, Santa Cruz Inst Particle Phys, Santa Cruz, CA 95064 USA
[6] Univ Calif Santa Cruz, Dept Astron & Astrophys, Santa Cruz, CA 95064 USA
[7] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Pisa, I-56127 Pisa, Italy
[8] Univ Paris Diderot, CEA Saclay, Lab AIM, CEA,IRFU,CNRS,Serv Astrophys, F-91191 Gif Sur Yvette, France
[9] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Trieste, I-34127 Trieste, Italy
[10] Univ Trieste, Dipartmento Fis, I-34127 Trieste, Italy
[11] Rice Univ, Dept Phys & Astron, Houston, TX 77251 USA
[12] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Padova, I-35131 Padua, Italy
[13] Univ Padua, Dipartimento Fis G Galilei, I-35131 Padua, Italy
[14] Ohio State Univ, Dept Phys, Ctr Cosmol & Astro Particle Phys, Columbus, OH 43210 USA
[15] Univ Alabama, CSPAR, Huntsville, AL 35899 USA
[16] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Perugia, I-06123 Perugia, Italy
[17] Univ Perugia, Dipartimento Fis, I-06123 Perugia, Italy
[18] CNRS UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31028 Toulouse 4, France
[19] Univ Politecn Bari, Dipartimento Fis M Merlin, I-70126 Bari, Italy
[20] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bari, I-70126 Bari, Italy
[21] Ecole Polytech, CNRS, IN2P3, Lab Leprince Ringuet, F-91128 Palaiseau, France
[22] Univ Washington, Dept Phys, Seattle, WA 98195 USA
[23] Inst Ciencies Espai IEEC CSIC, Barcelona 08193, Spain
[24] INAF Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm, I-20133 Milan, Italy
[25] Sci Data Ctr, ASI, I-00044 Rome, Italy
[26] NASA, Goddard Space Flight Ctr, Greenbelt, MD 20771 USA
[27] CRESST, Greenbelt, MD 20771 USA
[28] Univ Maryland Baltimore Cty, Dept Phys, Baltimore, MD 21250 USA
[29] Univ Maryland Baltimore Cty, Ctr Space Sci & Technol, Baltimore, MD 21250 USA
[30] George Mason Univ, Fairfax, VA 22030 USA
[31] Univ Montpellier 2, CNRS, IN2P3, Lab Phys Theor & Astroparticules, Montpellier, France
[32] Stockholm Univ, Dept Phys, AlbaNova, SE-10691 Stockholm, Sweden
[33] AlbaNova, Oskar Klein Ctr Cosmoparticle Phys, SE-10691 Stockholm, Sweden
[34] Univ Udine, Dipartimento Fis, I-33100 Udine, Italy
[35] Ist Nazl Fis Nucl, Grp Coll Udine, Sez Trieste, I-33100 Udine, Italy
[36] Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA
[37] Hiroshima Univ, Dept Phys Sci, Hiroshima 7398526, Japan
[38] INAF Ist Radioastron, I-40129 Bologna, Italy
[39] Univ Hertfordshire, Sci & Technol Res Inst, Ctr Astrophys Res, Hatfield AL10 9AB, Herts, England
[40] Max Planck Inst Extraterr Phys, D-85748 Garching, Germany
[41] ICREA, Barcelona, Spain
[42] Waseda Univ, Res Inst Sci & Engn, Shinjuku Ku, Tokyo 1698555, Japan
[43] Ctr Etud Nucl Bordeaux Gradignan, CNRS, IN2P3, UMR 5797, F-33175 Gradignan, France
[44] Univ Bordeaux, Ctr Etud Nucl Bordeaux Gradignan, UMR 5797, F-33175 Gradignan, France
[45] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA
[46] Univ Maryland, Dept Astron, College Pk, MD 20742 USA
[47] AlbaNova, Royal Inst Technol KTH, Dept Phys, SE-10691 Stockholm, Sweden
[48] Penn State Univ, Dept Astron & Astrophys, University Pk, PA 16802 USA
[49] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tor Vergata, I-00133 Rome, Italy
[50] Univ Denver, Dept Phys & Astron, Denver, CO 80208 USA
基金
美国国家科学基金会;
关键词
diffuse radiation; dust; extinction; gamma rays: general; EXTRAGALACTIC BACKGROUND LIGHT; INTERGALACTIC MAGNETIC-FIELDS; ALL-SKY SURVEY; LIKELIHOOD RATIO; GEV EMISSION; UPPER LIMITS; TEV BLAZARS; SPECTRA; ABSORPTION; RADIATION;
D O I
10.1088/0004-637X/723/2/1082
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The extragalactic background light (EBL) includes photons with wavelengths from ultraviolet to infrared, which are effective at attenuating gamma rays with energy above similar to 10 GeV during propagation from sources at cosmological distances. This results in a redshift- and energy-dependent attenuation of the gamma-ray flux of extragalactic sources such as blazars and gamma-ray bursts (GRBs). The Large Area Telescope on board Fermi detects a sample of gamma-ray blazars with redshift up to z similar to 3, and GRBs with redshift up to z similar to 4.3. Using photons above 10 GeV collected by Fermi over more than one year of observations for these sources, we investigate the effect of gamma-ray flux attenuation by the EBL. We place upper limits on the gamma-ray opacity of the universe at various energies and redshifts and compare this with predictions from well-known EBL models. We find that an EBL intensity in the optical-ultraviolet wavelengths as great as predicted by the "baseline" model of Stecker et al. can be ruled out with high confidence.
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[1]   GAMMA-RAY LIGHT CURVES AND VARIABILITY OF BRIGHT FERMI-DETECTED BLAZARS [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Antolini, E. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
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Brez, A. ;
Brigida, M. ;
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Cutini, S. ;
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de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 722 (01) :520-542
[2]   Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data [J].
abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
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de Palma, F. ;
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Drlica-Wagner, A. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (10)
[3]   FERMI LARGE AREA TELESCOPE FIRST SOURCE CATALOG [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Antolini, E. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
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Belli, F. ;
Berenji, B. ;
Bisello, D. ;
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Bonamente, E. ;
Bonnell, J. ;
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Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
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Bruel, P. ;
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Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Cillis, A. N. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2010, 188 (02) :405-436
[4]   THE SPECTRAL ENERGY DISTRIBUTION OF FERMI BRIGHT BLAZARS [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Agudo, I. ;
Ajello, M. ;
Aller, H. D. ;
Aller, M. F. ;
Angelakis, E. ;
Arkharov, A. A. ;
Axelsson, M. ;
Bach, U. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
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Bastieri, D. ;
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Bellazzini, R. ;
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Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
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Brez, A. ;
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Celik, Oe. ;
Charles, E. ;
Chaty, S. ;
Chekhtman, A. ;
Chen, W. P. ;
Chiang, J. ;
Chincarini, G. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 716 (01) :30-70
[5]   THE FIRST CATALOG OF ACTIVE GALACTIC NUCLEI DETECTED BY THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Antolini, E. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
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Bogart, J. R. ;
Bonamente, E. ;
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Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
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Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
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Caliandro, G. A. ;
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Cheung, C. C. ;
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Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
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Conrad, J. ;
Costamante, L. ;
Cotter, G. ;
Cutini, S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 715 (01) :429-457
[6]   SPECTRAL PROPERTIES OF BRIGHT FERMI-DETECTED BLAZARS IN THE GAMMA-RAY BAND [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
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Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
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Cameron, R. A. ;
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Casandjian, J. M. ;
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Cecchi, C. ;
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Charles, E. ;
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Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
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Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
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de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
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do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 710 (02) :1271-1285
[7]   PKS 1502+106: A NEW AND DISTANT GAMMA-RAY BLAZAR IN OUTBURST DISCOVERED BY THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bloom, E. D. ;
Bogaert, G. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
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Conrad, J. ;
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Dermer, C. D. ;
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Digel, S. W. ;
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Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
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Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 710 (01) :810-827
[8]   FERMI OBSERVATIONS OF THE VERY HARD GAMMA-RAY BLAZAR PG 1553+113 [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
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Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Caliandro, G. A. ;
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Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
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Cutini, S. ;
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de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
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Fortin, P. ;
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Fukazawa, Y. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 708 (02) :1310-1320
[9]   FERMI OBSERVATIONS OF GRB 090902B: A DISTINCT SPECTRAL COMPONENT IN THE PROMPT AND DELAYED EMISSION [J].
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Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burgess, J. M. ;
Burrows, D. N. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
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Cominsky, L. R. ;
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Cutini, S. ;
d'Elia, V. ;
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de Palma, F. ;
Digel, S. W. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2009, 706 (01) :L138-L144
[10]   BRIGHT ACTIVE GALACTIC NUCLEI SOURCE LIST FROM THE FIRST THREE MONTHS OF THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE ALL-SKY SURVEY [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chen, A. W. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Colafrancesco, S. ;
Collmar, W. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Costamante, L. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 700 (01) :597-622