Abstract
Ultraluminous infrared galaxies (ULIRGs) have infrared luminosities L IR ≥ 1012 L ⊙, making them the most luminous objects in the infrared sky. These dusty objects are generally powered by starbursts with star formation rates that exceed 100 M ⊙ yr-1, possibly combined with a contribution from an active galactic nucleus. Such environments make ULIRGs plausible sources of astrophysical high-energy neutrinos, which can be observed by the IceCube Neutrino Observatory at the South Pole. We present a stacking search for high-energy neutrinos from a representative sample of 75 ULIRGs with redshift z ≤ 0.13 using 7.5 yr of IceCube data. The results are consistent with a background-only observation, yielding upper limits on the neutrino flux from these 75 ULIRGs. For an unbroken E -2.5 power-law spectrum, we report an upper limit on the stacked flux φνμ+ν¯μ90%=3.24×10-14TeV-1cm-2s-1(E/10TeV)-2.5 at 90% confidence level. In addition, we constrain the contribution of the ULIRG source population to the observed diffuse astrophysical neutrino flux as well as model predictions.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | 59 |
| Journal | Astrophysical Journal |
| Volume | 926 |
| Issue number | 1 |
| DOIs | |
| State | Published - Feb 1 2022 |
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- Astronomy and Astrophysics
- Space and Planetary Science
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In: Astrophysical Journal, Vol. 926, No. 1, 59, 01.02.2022.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Search for High-energy Neutrinos from Ultraluminous Infrared Galaxies with IceCube
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N1 - Funding Information: The IceCube collaboration acknowledges the significant contribution to this manuscript from Pablo Correa. USA—U.S. National Science Foundation-Office of Polar Programs, U.S. National Science Foundation-Physics Division, U.S. National Science Foundation-EPSCoR, Wisconsin Alumni Research Foundation, Center for High Throughput Computing (CHTC) at the University of Wisconsin-Madison, Open Science Grid (OSG), Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), Frontera computing project at the Texas Advanced Computing Center, U.S. Department of Energy-National Energy Research Scientific Computing Center, Particle astrophysics research computing center at the University of Maryland, Institute for Cyber-Enabled Research at Michigan State University, and Astroparticle physics computational facility at Marquette University; Belgium—Funds for Scientific Research (FRS-FNRS and FWO), FWO Odysseus and Big Science programmes, and Belgian Federal Science Policy Office (Belspo); Germany—Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Helmholtz Alliance for Astroparticle Physics (HAP), Initiative and Networking Fund of the Helmholtz Association, Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY), and High Performance Computing cluster of the RWTH Aachen; Sweden—Swedish Research Council, Swedish Polar Research Secretariat, Swedish National Infrastructure for Computing (SNIC), and Knut and Alice Wallenberg Foundation; Australia—Australian Research Council; Canada—Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Calcul Québec, Compute Ontario, Canada Foundation for Innovation, WestGrid, and Compute Canada; Denmark—Villum Fonden and Carlsberg Foundation; New Zealand—Marsden Fund; Japan—Japan Society for Promotion of Science (JSPS) and Institute for Global Prominent Research (IGPR) of Chiba University; Korea—National Research Foundation of Korea (NRF); Switzerland—Swiss National Science Foundation (SNSF); United Kingdom—Department of Physics, University of Oxford. Publisher Copyright: © 2022. The Author(s). Published by the American Astronomical Society.
PY - 2022/2/1
Y1 - 2022/2/1
N2 - Ultraluminous infrared galaxies (ULIRGs) have infrared luminosities L IR ≥ 1012 L ⊙, making them the most luminous objects in the infrared sky. These dusty objects are generally powered by starbursts with star formation rates that exceed 100 M ⊙ yr-1, possibly combined with a contribution from an active galactic nucleus. Such environments make ULIRGs plausible sources of astrophysical high-energy neutrinos, which can be observed by the IceCube Neutrino Observatory at the South Pole. We present a stacking search for high-energy neutrinos from a representative sample of 75 ULIRGs with redshift z ≤ 0.13 using 7.5 yr of IceCube data. The results are consistent with a background-only observation, yielding upper limits on the neutrino flux from these 75 ULIRGs. For an unbroken E -2.5 power-law spectrum, we report an upper limit on the stacked flux φνμ+ν¯μ90%=3.24×10-14TeV-1cm-2s-1(E/10TeV)-2.5 at 90% confidence level. In addition, we constrain the contribution of the ULIRG source population to the observed diffuse astrophysical neutrino flux as well as model predictions.
AB - Ultraluminous infrared galaxies (ULIRGs) have infrared luminosities L IR ≥ 1012 L ⊙, making them the most luminous objects in the infrared sky. These dusty objects are generally powered by starbursts with star formation rates that exceed 100 M ⊙ yr-1, possibly combined with a contribution from an active galactic nucleus. Such environments make ULIRGs plausible sources of astrophysical high-energy neutrinos, which can be observed by the IceCube Neutrino Observatory at the South Pole. We present a stacking search for high-energy neutrinos from a representative sample of 75 ULIRGs with redshift z ≤ 0.13 using 7.5 yr of IceCube data. The results are consistent with a background-only observation, yielding upper limits on the neutrino flux from these 75 ULIRGs. For an unbroken E -2.5 power-law spectrum, we report an upper limit on the stacked flux φνμ+ν¯μ90%=3.24×10-14TeV-1cm-2s-1(E/10TeV)-2.5 at 90% confidence level. In addition, we constrain the contribution of the ULIRG source population to the observed diffuse astrophysical neutrino flux as well as model predictions.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85125859942&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85125859942&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/1538-4357/ac3cb6
DO - 10.3847/1538-4357/ac3cb6
M3 - Article
AN - SCOPUS:85125859942
SN - 0004-637X
VL - 926
JO - Astrophysical Journal
JF - Astrophysical Journal
IS - 1
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