Search for Cosmic-Ray Electron and Positron Anisotropies with Seven Years of Fermi Large Area Telescope Data

S. Abdollahi (1) , M. Ackermann (2) , M. Ajello (3) , A. Albert (4) , W.B. Atwood (5) , L. Baldini (6, 7) , G. Barbiellini (8, 9) , R. Bellazzini (7) , E. Bissaldi (10, 11) , E.D. Bloom (12) , R. Bonino (13, 14) , E. Bottacini (12) , T.J. Brandt (15) , P. Bruel (16) , S. Buson (15) , M. Caragiulo (10, 11) , E. Cavazzuti (17) , A. Chekhtman (18) , S. Ciprini (17, 19) , F. Costanza (11) , A. Cuoco (13, 20) , S. Cutini (17, 19) , F. d'Ammando (21, 22) , F. de Palma (11, 23) , R. Desiante (13, 24) , S.W. Digel (12) , N. Di Lalla (6, 7) , M. Di Mauro (12) , L. Di Venere (10, 11) , B. Donaggio (25) , P.S. Drell (12) , C. Favuzzi (10, 11) , W.B. Focke (12) , Y. Fukazawa (1) , S. Funk (26) , P. Fusco (10, 11) , F. Gargano (11) , D. Gasparrini (17, 19) , N. Giglietto (10, 11) , F. Giordano (10, 11) , M. Giroletti (27) , D. Green (15, 28) , S. Guiriec (15) , A.K. Harding (15) , T. Jogler (29) , G. Jóhannesson (30) , T. Kamae (31) , M. Kuss (7) , S. Larsson (32, 33) , L. Latronico (13) , J. Li (34) , F. Longo (8, 10) , F. Loparco (10, 11) , P. Lubrano (19) , J.D. Magill (28) , D. Malyshev (26) , A. Manfreda (6, 7) , M.N. Mazziotta (11) , M. Meehan (35) , P.F. Michelson (12) , W. Mitthumsiri (36) , T. Mizuno (37) , A.A. Moiseev (28, 38) , M.E. Monzani (12) , A. Morselli , M. Negro , E. Nuss (39) , T. Ohsugi , N. Omodei , D. Paneque , J.S. Perkins , M. Pesce-Rollins , F. Piron (39) , G. Pivato , G. Principe , S. Rainò , R. Rando , M. Razzano , A. Reimer , O. Reimer , C. Sgrò , D. Simone , E.J. Siskind , F. Spada , G. Spandre , P. Spinelli , A.W. Strong , H. Tajima , J.B. Thayer , D.F. Torres , E. Troja , J. Vandenbroucke , G. Zaharijas , S. Zimmer

1 Hiroshima University
2 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Zeuthen]
3 Clemson University
4 LANL - Los Alamos National Laboratory
5 SCIPP - Santa Cruz Institute for Particle Physics
6 Enrico Fermi - Dipartimento di Fisica
7 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa]
8 INFN, Sezione di Trieste - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
9 Università degli studi di Trieste = University of Trieste
10 Dipartimento di Fisica "M. Merlin" dell'Università e del Politecnico di Bari
11 INFN, sezione di Bari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Bari
12 KIPAC - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
13 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
14 UNITO - Università degli studi di Torino = University of Turin
15 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
16 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
17 ASI - Agenzia Spaziale Italiana
18 George Mason University [Fairfax]
19 INFN, Sezione di Perugia - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
20 RWTH - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University
21 INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica
22 UNIBO - Alma Mater Studiorum Università di Bologna = University of Bologna
23 Università Telematica Pegaso
24 Università degli Studi di Udine - University of Udine [Italie]
25 INFN, Sezione di Padova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
26 ECAP - Erlangen Centre for Astroparticle Physics
27 OABO - INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna
28 University of Maryland [College Park]
29 FAU - Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg = University of Erlangen-Nuremberg
30 University of Iceland [Reykjavik]
31 Tokyo University of Science [Campus Noda]
32 KTH - KTH Royal Institute of Technology [Stockholm]
33 Oskar Klein Centre [Stockholm]
34 IEEC-CSIC - Institut d'Estudis Espacials de Catalunya
35 University of Wisconsin-Madison
36 Mahidol University [Bangkok]
37 Hiroshima Astrophysical Science Center
38 CRESST - Center for Research and Exploration in Space Science and Technology [GSFC]
39 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier

The Large Area Telescope on board the Fermi Gamma-ray Space Telescope has collected the largest ever sample of high-energy cosmic-ray electron and positron events since the beginning of its operation. Potential anisotropies in the arrival directions of cosmic-ray electrons or positrons could be a signature of the presence of nearby sources. We use almost seven years of data with energies above 42 GeV processed with the Pass 8 reconstruction. The present data sample can probe dipole anisotropies down to a level of 10-3. We take into account systematic effects that could mimic true anisotropies at this level. We present a detailed study of the event selection optimization of the cosmic-ray electrons and positrons to be used for anisotropy searches. Since no significant anisotropies have been detected on any angular scale, we present upper limits on the dipole anisotropy. The present constraints are among the strongest to date probing the presence of nearby young and middle-aged sources.

Mots clés: Electron: cosmic radiation; Nisotropy: dipole; Potential: anisotropy; Positron; Signature; GLAST; Upper limit

Domaines: Astrophysique [astro-ph]

S. Abdollahi, M. Ackermann, M. Ajello, A. Albert, W.B. Atwood, et al.. Search for Cosmic-Ray Electron and Positron Anisotropies with Seven Years of Fermi Large Area Telescope Data. Physical Review Letters, 2017, 118 (9), pp.091103. ⟨10.1103/PhysRevLett.118.091103⟩. ⟨hal-01554882⟩