CONSTRAINTS ON COSMIC RAYS, MAGNETIC FIELDS, AND DARK MATTER FROM GAMMA-RAY OBSERVATIONS OF THE COMA CLUSTER OF GALAXIES WITH VERITAS AND<i>FERMI</i>
Notice bibliographique
Résumé
Observations of radio halos and relics in galaxy clusters indicate efficient electron acceleration. Protons should likewise be accelerated and, on account of weak energy losses, can accumulate, suggesting that clusters may also be sources of very high energy (VHE; E > 100 GeV) gamma-ray emission. We report here on VHE gamma-ray observations of the Coma galaxy cluster with the VERITAS array of imaging Cerenkov telescopes, with complementing Fermi Large Area Telescope observations at GeV energies. No significant gamma-ray emission from the Coma Cluster was detected. Integral flux upper limits at the 99% confidence level were measured to be on the order of (2–5) × 10 −8 photons m −2 s −1 (VERITAS, >220 GeV) and ∼2 × 10 −6 photons m −2 s −1 ( Fermi , 1–3 GeV), respectively. We use the gamma-ray upper limits to constrain cosmic rays (CRs) and magnetic fields in Coma. Using an analytical approach, the CR-to-thermal pressure ratio is constrained to be <16% from VERITAS data and <1.7% from Fermi data (averaged within the virial radius). These upper limits are starting to constrain the CR physics in self-consistent cosmological cluster simulations and cap the maximum CR acceleration efficiency at structure formation shocks to be <50%. Alternatively, this may argue for non-negligible CR transport processes such as CR streaming and diffusion into the outer cluster regions. Assuming that the radio-emitting electrons of the Coma halo result from hadronic CR interactions, the observations imply a lower limit on the central magnetic field in Coma of ∼(2–5.5) μG, depending on the radial magnetic field profile and on the gamma-ray spectral index. Since these values are below those inferred by Faraday rotation measurements in Coma (for most of the parameter space), this renders the hadronic model a very plausible explanation of the Coma radio halo. Finally, since galaxy clusters are dark matter (DM) dominated, the VERITAS upper limits have been used to place constraints on the thermally averaged product of the total self-annihilation cross section and the relative velocity of the DM particles, 〈σ v 〉.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».