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Measurement of the EBL spectral energy distribution using the VHE gamma-ray spectra of HESS blazars
(2017)
Abdalla, Hassan E. ; Abramowski, Attila ; Aharonian, Felix A. ; Benkhali, Faical Ait ; Akhperjanian, A. G. ; Andersson, T. ; Anguner, Ekrem Oǧuzhan ; Arakawa, M. ; Arrieta, M. ; Aubert, Pierre ; Backes, Michael ; Balzer, Arnim ; Barnard, Michelle ; Becherini, Yvonne ; Tjus, J. Becker ; Berge, David ; Bernhard, Sabrina ; Bernlöhr, K. ; Blackwell, R. ; Böttcher, Markus ; Boisson, Catherine ; Bolmont, J. ; Bonnefoy, S. ; Bordas, Pol ; Bregeon, Johan ; Brun, Francois ; Brun, Pierre ; Bryan, Mark ; Buechele, M. ; Bulik, Tomasz ; Capasso, M. ; Carr, John ; Casanova, Sabrina ; Cerruti, M. ; Chakraborty, N. ; Chaves, Ryan C. G. ; Chen, Andrew ; Chevalier, J. ; Coffaro, M. ; Colafrancesco, Sergio ; Cologna, Gabriele ; Condon, B. ; Conrad, Jan ; Cui, Y. ; Davids, I. D. ; Decock, J. ; Degrange, B. ; Deil, C. ; Devin, J. ; de Wilt, P. ; Dirson, L. ; Djannati-Atai, A. ; Domainko, W. ; Donath, A. ; Dutson, K. ; Dyks, J. ; Edwards, T. ; Egberts, Kathrin ; Eger, P. ; Ernenwein, J. -P. ; Eschbach, S. ; Farnier, C. ; Fegan, S. ; Fernandes, M. V. ; Fiasson, A. ; Fontaine, G. ; Foerster, A. ; Funk, S. ; Fuessling, M. ; Gabici, S. ; Gallant, Y. A. ; Garrigoux, T. ; Giavitto, G. ; Giebels, B. ; Glicenstein, J. F. ; Gottschall, D. ; Goyal, A. ; Grondin, M. -H. ; Hahn, J. ; Haupt, M. ; Hawkes, J. ; Heinzelmann, G. ; Henri, G. ; Hermann, G. ; Hinton, James Anthony ; Hofmann, W. ; Hoischen, Clemens ; Holch, Tim Lukas ; Holler, M. ; Horns, D. ; Ivascenko, A. ; Iwasaki, H. ; Jacholkowska, A. ; Jamrozy, M. ; Janiak, M. ; Jankowsky, D. ; Jankowsky, F. ; Jingo, M. ; Jogler, T. ; Jouvin, L. ; Jung-Richardt, I. ; Kastendieck, M. A. ; Katarzynski, K. ; Katsuragawa, M. ; Katz, U. ; Kerszberg, D. ; Khangulyan, D. ; Khelifi, B. ; King, J. ; Klepser, S. ; Klochkov, D. ; Kluzniak, W. ; Kolitzus, D. ; Komin, Nu. ; Kosack, K. ; Krakau, S. ; Kraus, M. ; Kruger, P. P. ; Laffon, H. ; Lamanna, G. ; Lau, J. ; Lees, J. -P. ; Lefaucheur, J. ; Lefranc, V. ; Lemiere, A. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J. -P. ; Leser, Eva ; Lohse, T. ; Lorentz, M. ; Liu, R. ; Lopez-Coto, R. ; Lypova, I. ; Marandon, V. ; Marcowith, Alexandre ; Mariaud, C. ; Marx, R. ; Maurin, G. ; Maxted, N. ; Mayer, M. ; Meintjes, P. J. ; Meyer, M. ; Mitchell, A. M. W. ; Moderski, R. ; Mohamed, M. ; Mohrmann, L. ; Mora, K. ; Moulin, Emmanuel ; Murach, T. ; Nakashima, S. ; de Naurois, M. ; Niederwanger, F. ; Niemiec, J. ; Oakes, L. ; Odaka, H. ; Ohm, S. ; Ostrowski, M. ; Oya, I. ; Padovani, M. ; Panter, M. ; Parsons, R. D. ; Pekeur, N. W. ; Pelletier, G. ; Perennes, C. ; Petrucci, P. -O. ; Peyaud, B. ; Piel, Q. ; Pita, S. ; Poon, H. ; Prokhorov, D. ; Prokoph, H. ; Puehlhofer, G. ; Punch, M. ; Quirrenbach, A. ; Raab, S. ; Rauth, R. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Renaud, M. ; de los Reyes, R. ; Richter, S. ; Rieger, F. ; Romoli, C. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Rulten, C. B. ; Sahakian, V. ; Saito, S. ; Salek, D. ; Sanchez, David M. ; Santangelo, A. ; Sasaki, M. ; Schlickeiser, R. ; Schussler, F. ; Schulz, A. ; Schwanke, U. ; Schwemmer, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Settimo, M. ; Seyffert, A. S. ; Shafi, N. ; Shilon, I. ; Simoni, R. ; Sol, H. ; Spanier, F. ; Spengler, G. ; Spies, F. ; Stawarz, L. ; Steenkamp, R. ; Stegmann, Christian ; Stycz, K. ; Sushch, Iurii ; Takahashi, T. ; Tavernet, J. -P. ; Tavernier, T. ; Taylor, A. M. ; Terrier, R. ; Tibaldo, L. ; Tiziani, D. ; Tluczykont, M. ; Trichard, C. ; 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. ; Voelk, H. J. ; Vuillaume, T. ; Wadiasingh, Z. ; Wagner, S. J. ; Wagner, P. ; Wagner, R. M. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Willmann, P. ; Woernlein, A. ; Wouters, D. ; Yang, R. ; Zaborov, D. ; Zacharias, M. ; Zanin, R. ; Zdziarski, A. A. ; Zech, Alraune ; Zefi, F. ; Ziegler, A. ; Zywucka, N.
Very high-energy gamma rays (VHE, E greater than or similar to 100 GeV) propagating over cosmological distances can interact with the low-energy photons of the extragalactic background light (EBL) and produce electron-positron pairs. The transparency of the Universe to VHE gamma rays is then directly related to the spectral energy distribution (SED) of the EBL. The observation of features in the VHE energy spectra of extragalactic sources allows the EBL to be measured, which otherwise is very difficult. An EBL model-independent measurement of the EBL SED with the H.E.S.S. array of Cherenkov telescopes is presented. It was obtained by extracting the EBL absorption signal from the reanalysis of high-quality spectra of blazars. From H.E.S.S. data alone the EBL signature is detected at a significance of 9.5 sigma, and the intensity of the EBL obtained in different spectral bands is presented together with the associated gamma-ray horizon.
Abdalla, Hassan E. ; Aharonian, Felix A. ; Benkhali, F. Ait ; Anguener, E. O. ; Arakawa, M. ; Arcaro, C. ; Armand, C. ; Ashkar, H. ; Backes, M. ; Martins, V. Barbosa ; Barnard, M. ; Becherini, Y. ; Berge, D. ; Bernloehr, K. ; Blackwell, R. ; Boettcher, M. ; Boisson, C. ; Bolmont, J. ; Bonnefoy, S. ; Bregeon, J. ; Breuhaus, M. ; Brun, F. ; Brun, P. ; Bryan, M. ; Buechele, M. ; Bulik, T. ; Bylund, T. ; Capasso, M. ; Caroff, S. ; Carosi, A. ; Casanova, Sabrina ; Cerruti, M. ; Chakraborty, N. ; Chand, T. ; Chandra, S. ; Chaves, R. C. G. ; Chen, A. ; Colafrancesco, S. ; Curylo, M. ; Davids, I. D. ; Deil, C. ; Devin, J. ; de Wilt, P. ; Dirson, L. ; Djannati-Atai, A. ; Dmytriiev, A. ; Donath, A. ; Doroshenko, V ; Dyks, J. ; Egberts, Kathrin ; Emery, G. ; Ernenwein, J-p ; Eschbach, S. ; Feijen, K. ; Fegan, S. ; Fiasson, A. ; Fontaine, G. ; Funk, S. ; Fuessling, M. ; Gabici, S. ; Gallant, Y. A. ; Gate, F. ; Giavitto, G. ; Glawion, D. ; Glicenstein, J. F. ; Gottschall, D. ; Grondin, M-H ; Hahn, J. ; Haupt, M. ; Heinzelmann, G. ; Henri, G. ; Hermann, G. ; Hinton, James Anthony ; Hofmann, W. ; Hoischen, Clemens ; Holch, Tim Lukas ; Holler, M. ; Horns, D. ; Huber, D. ; Iwasaki, H. ; Jamrozy, M. ; Jankowsky, D. ; Jankowsky, F. ; Jung-Richardt, I ; Kastendieck, M. A. ; Katarzynski, K. ; Katsuragawa, M. ; Katz, U. ; Khangulyan, D. ; Khelifi, B. ; King, J. ; Klepser, S. ; Kluzniak, W. ; Komin, Nu ; Kosack, K. ; Kostunin, D. ; Kraus, M. ; Lamanna, G. ; Lau, J. ; Lemiere, A. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J-P ; Leser, Eva ; Levy, C. ; Lohse, T. ; Lopez-Coto, R. ; Lypova, I ; Mackey, J. ; Majumdar, J. ; Malyshev, D. ; Marandon, V ; Marcowith, Alexandre ; Mares, A. ; Mariaud, C. ; Marti-Devesa, G. ; Marx, R. ; Maurin, G. ; Meintjes, P. J. ; Mitchell, A. M. W. ; Moderski, R. ; Mohamed, M. ; Mohrmann, L. ; Muller, J. ; Moore, C. ; Moulin, Emmanuel ; Murach, T. ; Nakashima, S. ; de Naurois, M. ; Ndiyavala, H. ; Niederwanger, F. ; Niemiec, J. ; Oakes, L. ; Odaka, H. ; Ohm, S. ; Wilhelmi, E. de Ona ; Ostrowski, M. ; Oya, I ; 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. ; Puehlhofer, G. ; Punch, M. ; Quirrenbach, A. ; Raab, S. ; Rauth, R. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Remy, Q. ; Renaud, M. ; Rieger, F. ; Rinchiuso, L. ; Romoli, C. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Ruiz-Velasco, E. ; Sahakian, V ; Saito, S. ; Sanchez, David M. ; Santangelo, A. ; Sasaki, M. ; Schlickeiser, R. ; Schussler, F. ; Schulz, A. ; Schutte, H. ; Schwanke, U. ; Schwemmer, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Senniappan, M. ; Seyffert, A. S. ; Shafi, N. ; Shiningayamwe, K. ; Simoni, R. ; Sinha, A. ; Sol, H. ; Specovius, A. ; Spir-Jacob, M. ; Stawarz, L. ; Steenkamp, R. ; Stegmann, Christian ; Steppa, Constantin Beverly ; Takahashi, T. ; Tavernier, T. ; Taylor, A. M. ; Terrier, R. ; 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. ; Vincent, P. ; Vink, J. ; Voisin, F. ; Voelk, H. J. ; Vuillaume, T. ; Wadiasingh, Z. ; Wagner, S. J. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Yang, R. ; Yoneda, H. ; Zacharias, M. ; Zanin, R. ; Zdziarski, A. A. ; Zech, Alraune ; Ziegler, A. ; Zorn, J. ; Zywucka, N. ; Maxted, N.
Young core-collapse supernovae with dense-wind progenitors may be able to accelerate cosmic-ray hadrons beyond the knee of the cosmic-ray spectrum, and this may result in measurable gamma-ray emission. We searched for gamma-ray emission from ten super- novae observed with the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) within a year of the supernova event. Nine supernovae were observed serendipitously in the H.E.S.S. data collected between December 2003 and December 2014, with exposure times ranging from 1.4 to 53 h. In addition we observed SN 2016adj as a target of opportunity in February 2016 for 13 h. No significant gamma-ray emission has been detected for any of the objects, and upper limits on the >1 TeV gamma-ray flux of the order of similar to 10(-13) cm(-)(2)s(-1) are established, corresponding to upper limits on the luminosities in the range similar to 2 x 10(39) to similar to 1 x 10(42) erg s(-1). These values are used to place model-dependent constraints on the mass-loss rates of the progenitor stars, implying upper limits between similar to 2 x 10(-5) and similar to 2 x 10(-3) M-circle dot yr(-1) under reasonable assumptions on the particle acceleration parameters.
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