Constraining the cosmic-ray pressure in the inner Virgo Cluster using H.E.S.S. observations of M 87

Aharonian, F.; O’Brien, P.; Damascene Mbarubucyeye, J.; Stawarz, Ł.; Hinton, J. A.; Boisson, C.; Rowell, G.; Moulin, E.; Wong, Y. W.; Khélifi, B.; Leitl, F.; White, R.; Bradascio, F.; Rieger, F.; Reimer, A.; Grondin, M.-H.; Olivera-Nieto, L.; Shapopi, J. N. S.; Lemoine-Goumard, M.; Marx, R.; Venter, C.; Bolmont, J.; Montanari, A.; Berge, D.; Tanaka, T.; Lohse, T.; Schwanke, U.; Marcowith, A.; Arcaro, C.; Kostunin, D.; Żywucka, N.; Pühlhofer, G.; Sanchez, D. A.; de Ona Wilhelmi, E.; Chibueze, O.; Reichherzer, P.; Böttcher, M.; Bruno, B.; Grolleron, G.; Backes, M.; Le Stum, S.; Steppa, C.; Punch, M.; Giavitto, G.; Fichet de Clairfontaine, G.; Zdziarski, A. A.; Glawion, D.; Moderski, R.; Schäfer, J.; Prokhorov, D. A.; Prokoph, H.; Haupt, M.; Santangelo, A.; Peron, G.; Wagner, S. J.; Marinos, P.; Egberts, K.; Ghafourizadeh, S.; Marchegiani, P.; Bernlöhr, K.; Steinmassl, S.; Chand, T.; Bulik, T.; Cotter, G.; Nakashima, K.; Rudak, B.; Haerer, L.; Katarzyński, K.; Aschersleben, J.; Meyer, M.; Tsuji, N.; Kasai, E.; Brose, R.; Reimer, O.; Holch, T. L.; Filipovic, M.; Takahashi, T.; Fontaine, G.; Sol, H.; Tsirou, M.; Terrier, R.; Veh, J.; Funk, S.; Burger-Scheidlin, C.; Pita, S.; Bi, B.; Quirrenbach, A.; Jung-Richardt, I.; Steenkamp, R.; Kluźniak, W.; Uchiyama, Y.; Salzmann, H.; Zargaryan, D.; Taylor, A. M.; Muller, J.; de Naurois, M.; van Soelen, B.; Parsons, R. D.; Hermann, G.; Mackey, J.; Wach, T.; Vink, J.; Chen, A.; Casanova, S.; Luashvili, A.; Zouari, S.; Joshi, V.; Cecil, R.; Marandon, V.; Panny, S.; Niemiec, J.; Priyana Noel, A.; Martí-Devesa, G.; Sasaki, M.; Caroff, S.; Brun, F.; Leuschner, F.; Komin, Nu.; Djannati-Ataï, A.; Chandra, S.; Zech, A.; Batzofin, R.; Jamrozy, M.; van Eldik, C.; Barbosa Martins, V.; Jankowsky, F.; Mohrmann, L.; Mitchell, A.; Chibueze, J.; HESS collaboration; Horns, D.; Ruiz-Velasco, E.; Ait Benkhali, F.; Ernenwein, J.-P.; Füßling, M.; Lenain, J.-P.; Bylund, T.; Kosack, K.; Borowska, J.; Sushch, I.; Breuhaus, M.; Suzuki, H.; Wierzcholska, A.; Becherini, Y.; Vecchi, M.; Gabici, S.; Glicenstein, J. F.; Specovius, A.; Lang, R. G.; Lemière, A.; Cerruti, M.; Schüssler, F.; Celic, J.; Spencer, S.; Renaud, M.; Zacharias, M.; Ohm, S.; Goswami, P.; Sahakian, V.; Khatoon, R.; Lypova, I.; Malyshev, D.; Panter, M.

doi:10.1051/0004-6361/202346056

TY  - JOUR
AU  - Aharonian, F.
AU  - Ait Benkhali, F.
AU  - Arcaro, C.
AU  - Aschersleben, J.
AU  - Backes, M.
AU  - Barbosa Martins, V.
AU  - Batzofin, R.
AU  - Becherini, Y.
AU  - Berge, D.
AU  - Bernlöhr, K.
AU  - Bi, B.
AU  - Böttcher, M.
AU  - Boisson, C.
AU  - Bolmont, J.
AU  - Borowska, J.
AU  - Bradascio, F.
AU  - Breuhaus, M.
AU  - Brose, R.
AU  - Brun, F.
AU  - Bruno, B.
AU  - Bulik, T.
AU  - Burger-Scheidlin, C.
AU  - Bylund, T.
AU  - Caroff, S.
AU  - Casanova, S.
AU  - Cecil, R.
AU  - Celic, J.
AU  - Cerruti, M.
AU  - Chand, T.
AU  - Chandra, S.
AU  - Chen, A.
AU  - Chibueze, J.
AU  - Chibueze, O.
AU  - Cotter, G.
AU  - Damascene Mbarubucyeye, J.
AU  - Djannati-Ataï, A.
AU  - Egberts, K.
AU  - Ernenwein, J.-P.
AU  - Fichet de Clairfontaine, G.
AU  - Filipovic, M.
AU  - Fontaine, G.
AU  - Füßling, M.
AU  - Funk, S.
AU  - Gabici, S.
AU  - Ghafourizadeh, S.
AU  - Giavitto, G.
AU  - Glawion, D.
AU  - Glicenstein, J. F.
AU  - Goswami, P.
AU  - Grolleron, G.
AU  - Grondin, M.-H.
AU  - Haerer, L.
AU  - Haupt, M.
AU  - Hermann, G.
AU  - Hinton, J. A.
AU  - Holch, T. L.
AU  - Horns, D.
AU  - Jamrozy, M.
AU  - Jankowsky, F.
AU  - Joshi, V.
AU  - Jung-Richardt, I.
AU  - Kasai, E.
AU  - Katarzyński, K.
AU  - Khatoon, R.
AU  - Khélifi, B.
AU  - Kluźniak, W.
AU  - Komin, Nu.
AU  - Kosack, K.
AU  - Kostunin, D.
AU  - Lang, R. G.
AU  - Le Stum, S.
AU  - Leitl, F.
AU  - Lemière, A.
AU  - Lemoine-Goumard, M.
AU  - Lenain, J.-P.
AU  - Leuschner, F.
AU  - Lohse, T.
AU  - Luashvili, A.
AU  - Lypova, I.
AU  - Mackey, J.
AU  - Malyshev, D.
AU  - Malyshev, D.
AU  - Marandon, V.
AU  - Marchegiani, P.
AU  - Marcowith, A.
AU  - Marinos, P.
AU  - Martí-Devesa, G.
AU  - Marx, R.
AU  - Meyer, M.
AU  - Mitchell, A.
AU  - Moderski, R.
AU  - Mohrmann, L.
AU  - Montanari, A.
AU  - Moulin, E.
AU  - Muller, J.
AU  - Nakashima, K.
AU  - de Naurois, M.
AU  - Niemiec, J.
AU  - Priyana Noel, A.
AU  - O’Brien, P.
AU  - Ohm, S.
AU  - Olivera-Nieto, L.
AU  - de Ona Wilhelmi, E.
AU  - Panny, S.
AU  - Panter, M.
AU  - Parsons, R. D.
AU  - Peron, G.
AU  - Pita, S.
AU  - Prokhorov, D. A.
AU  - Prokoph, H.
AU  - Pühlhofer, G.
AU  - Punch, M.
AU  - Quirrenbach, A.
AU  - Reichherzer, P.
AU  - Reimer, A.
AU  - Reimer, O.
AU  - Renaud, M.
AU  - Rieger, F.
AU  - Rowell, G.
AU  - Rudak, B.
AU  - Ruiz-Velasco, E.
AU  - Sahakian, V.
AU  - Salzmann, H.
AU  - Sanchez, D. A.
AU  - Santangelo, A.
AU  - Sasaki, M.
AU  - Schäfer, J.
AU  - Schüssler, F.
AU  - Schwanke, U.
AU  - Shapopi, J. N. S.
AU  - Sol, H.
AU  - Specovius, A.
AU  - Spencer, S.
AU  - Stawarz, Ł.
AU  - Steenkamp, R.
AU  - Steinmassl, S.
AU  - Steppa, C.
AU  - Sushch, I.
AU  - Suzuki, H.
AU  - Takahashi, T.
AU  - Tanaka, T.
AU  - Taylor, A. M.
AU  - Terrier, R.
AU  - Tsirou, M.
AU  - Tsuji, N.
AU  - Uchiyama, Y.
AU  - van Eldik, C.
AU  - van Soelen, B.
AU  - Vecchi, M.
AU  - Veh, J.
AU  - Venter, C.
AU  - Vink, J.
AU  - Wach, T.
AU  - Wagner, S. J.
AU  - White, R.
AU  - Wierzcholska, A.
AU  - Wong, Y. W.
AU  - Zacharias, M.
AU  - Zargaryan, D.
AU  - Zdziarski, A. A.
AU  - Zech, A.
AU  - Zouari, S.
AU  - Żywucka, N.
TI  - Constraining the cosmic-ray pressure in the inner Virgo Cluster using H.E.S.S. observations of M 87
JO  - Astronomy and astrophysics
VL  - 675
IS  - arXiv:2305.09607
SN  - 0004-6361
CY  - Les Ulis
PB  - EDP Sciences
M1  - PUBDB-2023-04110
M1  - arXiv:2305.09607
SP  - A138 
PY  - 2023
N1  - A&A 675, A138 (2023). 15 pages, 7 figures. Accepted for publication in A&A. Corresponding authors: Victor Barbosa Martins, Stefan Ohm, Cornelia Arcaro, Natalia Żywucka, Mathieu de Naurois
AB  - The origin of the gamma-ray emission from M87 is currently a matter of debate. This work aims to localize the VHE (100 GeV-100 TeV) gamma-ray emission from M87 and probe a potential extended hadronic emission component in the inner Virgo Cluster. The search for a steady and extended gamma-ray signal around M87 can constrain the cosmic-ray energy density and the pressure exerted by the cosmic rays onto the intra-cluster medium, and allow us to investigate the role of the cosmic rays in the active galactic nucleus feedback as a heating mechanism in the Virgo Cluster. H.E.S.S. telescopes are sensitive to VHE gamma rays and have been utilized to observe M87 since 2004. We utilized a Bayesian block analysis to identify M87 emission states with H.E.S.S. observations from 2004 until 2021, dividing them into low, intermediate, and high states. Because of the causality argument, an extended ( >~kpc) signal is allowed only in steady emission states. Hence, we fitted the morphology of the 120h low state data and found no significant gamma-ray extension. Therefore, we derived for the low state an upper limit of 58'(corresponding to  ≈ 4.6kpc) in the extension of a single-component morphological model described by a rotationally symmetric 2D Gaussian model at 99.7
KW  - gamma ray: emission (INSPIRE)
KW  - gamma ray: VHE (INSPIRE)
KW  - p: cosmic radiation (INSPIRE)
KW  - cosmic radiation: energy (INSPIRE)
KW  - cosmic radiation: pressure (INSPIRE)
KW  - energy: density (INSPIRE)
KW  - VIRGO (INSPIRE)
KW  - cluster (INSPIRE)
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KW  - gamma ray: energy spectrum (INSPIRE)
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KW  - AGN (INSPIRE)
KW  - power spectrum (INSPIRE)
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KW  - thermal (INSPIRE)
KW  - Bayesian (INSPIRE)
KW  - rotation (INSPIRE)
KW  - TeV (INSPIRE)
LB  - PUB:(DE-HGF)16
UR  - <Go to ISI:>//WOS:001033560900005
DO  - DOI:10.1051/0004-6361/202346056
UR  - https://bib-pubdb1.desy.de/record/587042
ER  -

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