Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube
We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the...
Published in: | The Astrophysical Journal Letters |
---|---|
Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
Other Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | English |
Published: |
American Astronomical Society
2022
|
Subjects: | |
Online Access: | http://hdl.handle.net/11577/3455430 https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac67d8 |
id |
ftunivpadovairis:oai:www.research.unipd.it:11577/3455430 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Padua Research Archive (IRIS - Università degli Studi di Padova) |
op_collection_id |
ftunivpadovairis |
language |
English |
description |
We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the site of cosmic-ray acceleration, and neutrinos can be produced by interactions of cosmic rays with radiation or gas, in the jet of a microquasar, in the stellar wind, or in the atmosphere of the companion star. We study X-ray binaries using 7.5 yr of IceCube data with three separate analyses. In the first, we search for periodic neutrino emission from 55 binaries in the Northern Sky with known orbital periods. In the second, the X-ray light curves of 102 binaries across the entire sky are used as templates to search for time-dependent neutrino emission. Finally, we search for time-integrated emission of neutrinos for a list of 4 notable binaries identified as microquasars. In the absence of a significant excess, we place upper limits on the neutrino flux for each hypothesis and compare our results with theoretical predictions for several binaries. In addition, we evaluate the sensitivity of the next generation neutrino telescope at the South Pole, IceCube-Gen2, and demonstrate its power to identify potential neutrino emission from these binary sources in the Galaxy. |
author2 |
Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Ahrens, M. Alameddine, J. M. A. Alves Jr., A. Amin, N. M. Andeen, K. Anderson, T. Anton, G. Argüelles, C. Ashida, Y. Axani, S. Bai, X. Balagopal V., A. Barwick, S. W. Bastian, B. Basu, V. Baur, S. Bay, R. Beatty, J. J. Becker, K. -H. Becker Tjus, J. Beise, J. Bellenghi, C. Benda, S. Benzvi, S. Berley, D. Bernardini, E. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Blaufuss, E. Blot, S. Boddenberg, M. Bontempo, F. Borowka, J. Böser, S. Botner, O. Böttcher, J. Bourbeau, E. Bradascio, F. Braun, J. Brinson, B. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Browne, S. Burgman, A. |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
R. Abbasi M. Ackermann J. Adams J. A. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J. M. Alameddine A. A. Alves Jr. N. M. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Axani X. Bai A. Balagopal V. S. W. Barwick B. Bastian V. Basu S. Baur R. Bay J. J. Beatty K. -H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Z. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot M. Boddenberg F. Bontempo J. Borowka S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau F. Bradascio J. Braun B. Brinson S. Bron J. Brostean-Kaiser S. Browne A. Burgman R. T. Burley R. S. Busse M. A. Campana E. G. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. A. Clark K. Clark L. Classen A. Coleman G. H. Collin J. M. Conrad P. Coppin P. Correa D. F. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. D. de Vries G. de Wasseige M. de With T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. Dunkman M. A. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. A. Evenson K. L. Fan A. R. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. T. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. K. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glauch T. Glüsenkamp J. G. Gonzalez S. Goswami D. Grant T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. A. Harnisch A. Haungs D. Hebecker K. Helbing F. Henningsen E. C. Hettinger S. Hickford J. Hignight C. Hill G. C. Hill K. D. Hoffman R. Hoffmann K. Hoshina F. Huang M. Huber T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. S. Japaridze M. Jeong M. Jin B. J. P. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer M. Kellermann J. L. Kelley A. Kheirandish K. Kin T. Kintscher J. Kiryluk S. R. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper S. Kopper D. J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda J. L. Lanfranchi M. J. Larson F. Lauber J. P. Lazar J. W. Lee K. Leonard A. Leszczyńska Y. Li M. Lincetto Q. R. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. B. M. Mahn Y. Makino S. Mancina I. C. Mariş I. Martinez-Soler R. Maruyama S. McCarthy T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. W. Moore R. Morse M. Moulai R. Naab R. Nagai U. Naumann J. Necker L. V. Nguyen H. Niederhausen M. U. Nisa S. C. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas E. O'Sullivan H. Pandya D. V. Pankova N. Park G. K. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper M. Pittermann A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries G. T. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis A. Raissi M. Rameez K. Rawlins I. C. Rea Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer R. Reimann G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. J. Roberts S. Robertson G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer S. E. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar K. Satalecka M. Schaufel H. Schieler S. Schindler T. Schmidt A. Schneider J. Schneider F. G. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso D. Soldin C. Spannfellner G. M. Spiczak C. Spiering J. Stachurska M. Stamatikos T. Stanev R. Stein J. Stettner T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. W. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan J. Thwaites S. Tilav F. Tischbein K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin M. Tselengidou C. F. Tung A. Turcati R. Turcotte C. F. Turley J. P. Twagirayezu B. Ty M. A. Unland Elorrieta N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Veitch-Michaelis S. Verpoest C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl M. J. Weiss J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. H. Wiebusch N. Willey D. R. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. W. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin |
spellingShingle |
R. Abbasi M. Ackermann J. Adams J. A. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J. M. Alameddine A. A. Alves Jr. N. M. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Axani X. Bai A. Balagopal V. S. W. Barwick B. Bastian V. Basu S. Baur R. Bay J. J. Beatty K. -H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Z. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot M. Boddenberg F. Bontempo J. Borowka S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau F. Bradascio J. Braun B. Brinson S. Bron J. Brostean-Kaiser S. Browne A. Burgman R. T. Burley R. S. Busse M. A. Campana E. G. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. A. Clark K. Clark L. Classen A. Coleman G. H. Collin J. M. Conrad P. Coppin P. Correa D. F. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. D. de Vries G. de Wasseige M. de With T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. Dunkman M. A. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. A. Evenson K. L. Fan A. R. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. T. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. K. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glauch T. Glüsenkamp J. G. Gonzalez S. Goswami D. Grant T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. A. Harnisch A. Haungs D. Hebecker K. Helbing F. Henningsen E. C. Hettinger S. Hickford J. Hignight C. Hill G. C. Hill K. D. Hoffman R. Hoffmann K. Hoshina F. Huang M. Huber T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. S. Japaridze M. Jeong M. Jin B. J. P. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer M. Kellermann J. L. Kelley A. Kheirandish K. Kin T. Kintscher J. Kiryluk S. R. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper S. Kopper D. J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda J. L. Lanfranchi M. J. Larson F. Lauber J. P. Lazar J. W. Lee K. Leonard A. Leszczyńska Y. Li M. Lincetto Q. R. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. B. M. Mahn Y. Makino S. Mancina I. C. Mariş I. Martinez-Soler R. Maruyama S. McCarthy T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. W. Moore R. Morse M. Moulai R. Naab R. Nagai U. Naumann J. Necker L. V. Nguyen H. Niederhausen M. U. Nisa S. C. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas E. O'Sullivan H. Pandya D. V. Pankova N. Park G. K. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper M. Pittermann A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries G. T. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis A. Raissi M. Rameez K. Rawlins I. C. Rea Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer R. Reimann G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. J. Roberts S. Robertson G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer S. E. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar K. Satalecka M. Schaufel H. Schieler S. Schindler T. Schmidt A. Schneider J. Schneider F. G. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso D. Soldin C. Spannfellner G. M. Spiczak C. Spiering J. Stachurska M. Stamatikos T. Stanev R. Stein J. Stettner T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. W. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan J. Thwaites S. Tilav F. Tischbein K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin M. Tselengidou C. F. Tung A. Turcati R. Turcotte C. F. Turley J. P. Twagirayezu B. Ty M. A. Unland Elorrieta N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Veitch-Michaelis S. Verpoest C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl M. J. Weiss J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. H. Wiebusch N. Willey D. R. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. W. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
author_facet |
R. Abbasi M. Ackermann J. Adams J. A. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J. M. Alameddine A. A. Alves Jr. N. M. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Axani X. Bai A. Balagopal V. S. W. Barwick B. Bastian V. Basu S. Baur R. Bay J. J. Beatty K. -H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Z. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot M. Boddenberg F. Bontempo J. Borowka S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau F. Bradascio J. Braun B. Brinson S. Bron J. Brostean-Kaiser S. Browne A. Burgman R. T. Burley R. S. Busse M. A. Campana E. G. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. A. Clark K. Clark L. Classen A. Coleman G. H. Collin J. M. Conrad P. Coppin P. Correa D. F. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. D. de Vries G. de Wasseige M. de With T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. Dunkman M. A. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. A. Evenson K. L. Fan A. R. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. T. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. K. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glauch T. Glüsenkamp J. G. Gonzalez S. Goswami D. Grant T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. A. Harnisch A. Haungs D. Hebecker K. Helbing F. Henningsen E. C. Hettinger S. Hickford J. Hignight C. Hill G. C. Hill K. D. Hoffman R. Hoffmann K. Hoshina F. Huang M. Huber T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. S. Japaridze M. Jeong M. Jin B. J. P. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer M. Kellermann J. L. Kelley A. Kheirandish K. Kin T. Kintscher J. Kiryluk S. R. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper S. Kopper D. J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda J. L. Lanfranchi M. J. Larson F. Lauber J. P. Lazar J. W. Lee K. Leonard A. Leszczyńska Y. Li M. Lincetto Q. R. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. B. M. Mahn Y. Makino S. Mancina I. C. Mariş I. Martinez-Soler R. Maruyama S. McCarthy T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. W. Moore R. Morse M. Moulai R. Naab R. Nagai U. Naumann J. Necker L. V. Nguyen H. Niederhausen M. U. Nisa S. C. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas E. O'Sullivan H. Pandya D. V. Pankova N. Park G. K. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper M. Pittermann A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries G. T. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis A. Raissi M. Rameez K. Rawlins I. C. Rea Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer R. Reimann G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. J. Roberts S. Robertson G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer S. E. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar K. Satalecka M. Schaufel H. Schieler S. Schindler T. Schmidt A. Schneider J. Schneider F. G. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso D. Soldin C. Spannfellner G. M. Spiczak C. Spiering J. Stachurska M. Stamatikos T. Stanev R. Stein J. Stettner T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. W. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan J. Thwaites S. Tilav F. Tischbein K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin M. Tselengidou C. F. Tung A. Turcati R. Turcotte C. F. Turley J. P. Twagirayezu B. Ty M. A. Unland Elorrieta N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Veitch-Michaelis S. Verpoest C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl M. J. Weiss J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. H. Wiebusch N. Willey D. R. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. W. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin |
author_sort |
R. Abbasi |
title |
Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
title_short |
Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
title_full |
Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
title_fullStr |
Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
title_full_unstemmed |
Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube |
title_sort |
search for high-energy neutrino emission from galactic x-ray binaries with icecube |
publisher |
American Astronomical Society |
publishDate |
2022 |
url |
http://hdl.handle.net/11577/3455430 https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac67d8 |
geographic |
South Pole |
geographic_facet |
South Pole |
genre |
South pole |
genre_facet |
South pole |
op_relation |
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000797659600001 volume:930 issue:2 journal:THE ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS http://hdl.handle.net/11577/3455430 doi:10.3847/2041-8213/ac67d8 info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85130741906 |
op_doi |
https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac67d8 |
container_title |
The Astrophysical Journal Letters |
container_volume |
930 |
container_issue |
2 |
container_start_page |
L24 |
_version_ |
1790608244019822592 |
spelling |
ftunivpadovairis:oai:www.research.unipd.it:11577/3455430 2024-02-11T10:08:42+01:00 Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube R. Abbasi M. Ackermann J. Adams J. A. Aguilar M. Ahlers M. Ahrens J. M. Alameddine A. A. Alves Jr. N. M. Amin K. Andeen T. Anderson G. Anton C. Argüelles Y. Ashida S. Axani X. Bai A. Balagopal V. S. W. Barwick B. Bastian V. Basu S. Baur R. Bay J. J. Beatty K. -H. Becker J. Becker Tjus J. Beise C. Bellenghi S. Benda S. BenZvi D. Berley E. Bernardini D. Z. Besson G. Binder D. Bindig E. Blaufuss S. Blot M. Boddenberg F. Bontempo J. Borowka S. Böser O. Botner J. Böttcher E. Bourbeau F. Bradascio J. Braun B. Brinson S. Bron J. Brostean-Kaiser S. Browne A. Burgman R. T. Burley R. S. Busse M. A. Campana E. G. Carnie-Bronca C. Chen Z. Chen D. Chirkin K. Choi B. A. Clark K. Clark L. Classen A. Coleman G. H. Collin J. M. Conrad P. Coppin P. Correa D. F. Cowen R. Cross C. Dappen P. Dave C. De Clercq J. J. DeLaunay D. Delgado López H. Dembinski K. Deoskar A. Desai P. Desiati K. D. de Vries G. de Wasseige M. de With T. DeYoung A. Diaz J. C. Díaz-Vélez M. Dittmer H. Dujmovic M. Dunkman M. A. DuVernois T. Ehrhardt P. Eller R. Engel H. Erpenbeck J. Evans P. A. Evenson K. L. Fan A. R. Fazely A. Fedynitch N. Feigl S. Fiedlschuster A. T. Fienberg C. Finley L. Fischer D. Fox A. Franckowiak E. Friedman A. Fritz P. Fürst T. K. Gaisser J. Gallagher E. Ganster A. Garcia S. Garrappa L. Gerhardt A. Ghadimi C. Glaser T. Glauch T. Glüsenkamp J. G. Gonzalez S. Goswami D. Grant T. Grégoire S. Griswold C. Günther P. Gutjahr C. Haack A. Hallgren R. Halliday L. Halve F. Halzen M. Ha Minh K. Hanson J. Hardin A. A. Harnisch A. Haungs D. Hebecker K. Helbing F. Henningsen E. C. Hettinger S. Hickford J. Hignight C. Hill G. C. Hill K. D. Hoffman R. Hoffmann K. Hoshina F. Huang M. Huber T. Huber K. Hultqvist M. Hünnefeld R. Hussain K. Hymon S. In N. Iovine A. Ishihara M. Jansson G. S. Japaridze M. Jeong M. Jin B. J. P. Jones D. Kang W. Kang X. Kang A. Kappes D. Kappesser L. Kardum T. Karg M. Karl A. Karle U. Katz M. Kauer M. Kellermann J. L. Kelley A. Kheirandish K. Kin T. Kintscher J. Kiryluk S. R. Klein A. Kochocki R. Koirala H. Kolanoski T. Kontrimas L. Köpke C. Kopper S. Kopper D. J. Koskinen P. Koundal M. Kovacevich M. Kowalski T. Kozynets E. Krupczak E. Kun N. Kurahashi N. Lad C. Lagunas Gualda J. L. Lanfranchi M. J. Larson F. Lauber J. P. Lazar J. W. Lee K. Leonard A. Leszczyńska Y. Li M. Lincetto Q. R. Liu M. Liubarska E. Lohfink C. J. Lozano Mariscal L. Lu F. Lucarelli A. Ludwig W. Luszczak Y. Lyu W. Y. Ma J. Madsen K. B. M. Mahn Y. Makino S. Mancina I. C. Mariş I. Martinez-Soler R. Maruyama S. McCarthy T. McElroy F. McNally J. V. Mead K. Meagher S. Mechbal A. Medina M. Meier S. Meighen-Berger J. Micallef D. Mockler T. Montaruli R. W. Moore R. Morse M. Moulai R. Naab R. Nagai U. Naumann J. Necker L. V. Nguyen H. Niederhausen M. U. Nisa S. C. Nowicki A. Obertacke Pollmann M. Oehler B. Oeyen A. Olivas E. O'Sullivan H. Pandya D. V. Pankova N. Park G. K. Parker E. N. Paudel L. Paul C. Pérez de los Heros L. Peters J. Peterson S. Philippen S. Pieper M. Pittermann A. Pizzuto M. Plum Y. Popovych A. Porcelli M. Prado Rodriguez B. Pries G. T. Przybylski C. Raab J. Rack-Helleis A. Raissi M. Rameez K. Rawlins I. C. Rea Z. Rechav A. Rehman P. Reichherzer R. Reimann G. Renzi E. Resconi S. Reusch W. Rhode M. Richman B. Riedel E. J. Roberts S. Robertson G. Roellinghoff M. Rongen C. Rott T. Ruhe D. Ryckbosch D. Rysewyk Cantu I. Safa J. Saffer S. E. Sanchez Herrera A. Sandrock M. Santander S. Sarkar K. Satalecka M. Schaufel H. Schieler S. Schindler T. Schmidt A. Schneider J. Schneider F. G. Schröder L. Schumacher G. Schwefer S. Sclafani D. Seckel S. Seunarine A. Sharma S. Shefali N. Shimizu M. Silva B. Skrzypek B. Smithers R. Snihur J. Soedingrekso D. Soldin C. Spannfellner G. M. Spiczak C. Spiering J. Stachurska M. Stamatikos T. Stanev R. Stein J. Stettner T. Stezelberger T. Stürwald T. Stuttard G. W. Sullivan I. Taboada S. Ter-Antonyan J. Thwaites S. Tilav F. Tischbein K. Tollefson C. Tönnis S. Toscano D. Tosi A. Trettin M. Tselengidou C. F. Tung A. Turcati R. Turcotte C. F. Turley J. P. Twagirayezu B. Ty M. A. Unland Elorrieta N. Valtonen-Mattila J. Vandenbroucke N. van Eijndhoven D. Vannerom J. van Santen J. Veitch-Michaelis S. Verpoest C. Walck W. Wang T. B. Watson C. Weaver P. Weigel A. Weindl M. J. Weiss J. Weldert C. Wendt J. Werthebach M. Weyrauch N. Whitehorn C. H. Wiebusch N. Willey D. R. Williams M. Wolf G. Wrede J. Wulff X. W. Xu J. P. Yanez E. Yildizci S. Yoshida S. Yu T. Yuan Z. Zhang P. Zhelnin Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Ahrens, M. Alameddine, J. M. A. Alves Jr., A. Amin, N. M. Andeen, K. Anderson, T. Anton, G. Argüelles, C. Ashida, Y. Axani, S. Bai, X. Balagopal V., A. Barwick, S. W. Bastian, B. Basu, V. Baur, S. Bay, R. Beatty, J. J. Becker, K. -H. Becker Tjus, J. Beise, J. Bellenghi, C. Benda, S. Benzvi, S. Berley, D. Bernardini, E. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Blaufuss, E. Blot, S. Boddenberg, M. Bontempo, F. Borowka, J. Böser, S. Botner, O. Böttcher, J. Bourbeau, E. Bradascio, F. Braun, J. Brinson, B. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Browne, S. Burgman, A. 2022 http://hdl.handle.net/11577/3455430 https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac67d8 eng eng American Astronomical Society info:eu-repo/semantics/altIdentifier/wos/WOS:000797659600001 volume:930 issue:2 journal:THE ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS http://hdl.handle.net/11577/3455430 doi:10.3847/2041-8213/ac67d8 info:eu-repo/semantics/altIdentifier/scopus/2-s2.0-85130741906 info:eu-repo/semantics/article 2022 ftunivpadovairis https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac67d8 2024-01-24T17:54:15Z We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the site of cosmic-ray acceleration, and neutrinos can be produced by interactions of cosmic rays with radiation or gas, in the jet of a microquasar, in the stellar wind, or in the atmosphere of the companion star. We study X-ray binaries using 7.5 yr of IceCube data with three separate analyses. In the first, we search for periodic neutrino emission from 55 binaries in the Northern Sky with known orbital periods. In the second, the X-ray light curves of 102 binaries across the entire sky are used as templates to search for time-dependent neutrino emission. Finally, we search for time-integrated emission of neutrinos for a list of 4 notable binaries identified as microquasars. In the absence of a significant excess, we place upper limits on the neutrino flux for each hypothesis and compare our results with theoretical predictions for several binaries. In addition, we evaluate the sensitivity of the next generation neutrino telescope at the South Pole, IceCube-Gen2, and demonstrate its power to identify potential neutrino emission from these binary sources in the Galaxy. Article in Journal/Newspaper South pole Padua Research Archive (IRIS - Università degli Studi di Padova) South Pole The Astrophysical Journal Letters 930 2 L24 |