Joint Constraints on Galactic Diffuse Neutrino Emission from the ANTARES and IceCube Neutrino Telescopes

A. Albert (1) , M. André , M. Anghinolfi , M. Ardid , J.-J. Aubert (2) , J. Aublin (3) , T. Avgitas (3) , B. Baret (3) , J. Barrios-Martí , S. Basa (4) , B. Belhorma , V. Bertin (2) , S. Biagi , R. Bormuth , J. Boumaaza , S. Bourret (3) , M.C. Bouwhuis , H. Brânzaş , R. Bruijn , J. Brunner (2) , J. Busto (2) , A. Capone , L. Caramete , J. Carr (2) , S. Celli , M. Chabab , R. Cherkaoui El Moursli , T. Chiarusi , M. Circella , J.A.B. Coelho (3) , A. Coleiro (3) , M. Colomer (3) , R. Coniglione , H. Costantini (2) , P. Coyle (2) , A. Creusot (3) , A.F. Díaz , A. Deschamps (5) , C. Distefano , I. Di Palma , A. Domi , C. Donzaud (3, 6) , D. Dornic (2) , D. Drouhin (1) , T. Eberl , I. El Bojaddaini , N. El Khayati , D. Elsässer , A. Enzenhöfer (2) , A. Ettahiri , F. Fassi , I. Felis , P. Fermani , G. Ferrara , L. Fusco (3) , P. Gay (7, 3) , H. Glotin (8) , T. Grégoire (3) , R. Gracia Ruiz (1) , K. Graf , S. Hallmann , H. van Haren , A.J. Heijboer , Y. Hello (5) , J.J. Hernández-Rey , J. Hössl , J. Hofestädt , G. Illuminati , C.W. James , M. de Jong , M. Jongen , M. Kadler , O. Kalekin , N.R. Khan-Chowdhury , A. Kouchner (3, 9) , M. Kreter , I. Kreykenbohm , V. Kulikovskiy , C. Lachaud (3) , R. Lahmann , D. Lefèvre (10) , E. Leonora , G. Levi , M. Lotze , S. Loucatos (11, 3) , M. Marcelin (4) , A. Margiotta , A. Marinelli , J.A. Martínez-Mora , R. Mele , K. Melis , P. Migliozzi , A. Moussa , S. Navas , E. Nezri (4) , A. Nuñez (2, 4) , M. Organokov (1) , G.E. Păvălaş , C. Pellegrino , P. Piattelli , V. Popa , T. Pradier (1) , L. Quinn (2) , C. Racca (12) , N. Randazzo , G. Riccobene , A. Sánchez-Losa , M. Saldaña , I. Salvadori (2) , D.F.E. Samtleben , M. Sanguineti , P. Sapienza , F. Schüssler (11) , M. Spurio , Th. Stolarczyk (11) , M. Taiuti , Y. Tayalati , A. Trovato , B. Vallage (11, 3) , V. van Elewyck (3, 9) , F. Versari , D. Vivolo , J. Wilms , D. Zaborov (2) , J.D. Zornoza , J. Zúñiga , M.G. Aartsen , M. Ackermann , J. Adams , J.A. Aguilar , M. Ahlers , M. Ahrens , I. Al Samarai , D. Altmann , K. Andeen , T. Anderson , I. Ansseau , G. Anton , C. Argüelles , J. Auffenberg , S. Axani , P. Backes , H. Bagherpour , X. Bai , A. Barbano , J.P. Barron , S.W. Barwick , V. Baum , R. Bay , J.J. Beatty , J. Becker Tjus , K.-H. Becker , S. Benzvi , D. Berley , E. Bernardini , D.Z. Besson , G. Binder , D. Bindig , E. Blaufuss , S. Blot , C. Bohm , M. Börner , F. Bos , S. Böser , O. Botner , E. Bourbeau , J. Bourbeau , F. Bradascio , J. Braun , M. Brenzke , H.-P. Bretz , S. Bron , J. Brostean-Kaiser , A. Burgman , R.S. Busse , T. Carver , E. Cheung , D. Chirkin , A. Christov , K. Clark , L. Classen , G.H. Collin , J.M. Conrad , P. Coppin , P. Correa , D.F. Cowen , R. Cross , P. Dave , M. Day , J.P.A.M. de André , C. de Clercq , J.J. Delaunay , H. Dembinski , K. Deoskar , S. de Ridder , P. Desiati , K.D. de Vries , G. de Wasseige , M. de With , T. Deyoung , J.C. Díaz-Vélez , V. Di Lorenzo , H. Dujmovic , J.P. Dumm , M. Dunkman , E. Dvorak , B. Eberhardt , T. Ehrhardt , B. Eichmann , P. Eller , P.A. Evenson , S. Fahey , A.R. Fazely , J. Felde , K. Filimonov , C. Finley , A. Franckowiak , E. Friedman , A. Fritz , T.K. Gaisser , J. Gallagher , E. Ganster , L. Gerhardt , K. Ghorbani , W. Giang , T. Glauch , T. Glüsenkamp , A. Goldschmidt , J.G. Gonzalez , D. Grant , Z. Griffith , C. Haack , A. Hallgren , L. Halve , F. Halzen , K. Hanson , D. Hebecker , D. Heereman , K. Helbing , R. Hellauer , S. Hickford , J. Hignight , G.C. Hill , K.D. Hoffman , R. Hoffmann , T. Hoinka , B. Hokanson-Fasig , K. Hoshina , F. Huang , M. Huber , K. Hultqvist , M. Hünnefeld , R. Hussain , S. In , N. Iovine , A. Ishihara , E. Jacobi , G.S. Japaridze , M. Jeong , K. Jero , B.J.P. Jones , P. Kalaczynski , W. Kang , A. Kappes , D. Kappesser , T. Karg , A. Karle , U. Katz , M. Kauer , A. Keivani , J.L. Kelley , A. Kheirandish , J. Kim , T. Kintscher , J. Kiryluk , T. Kittler , S.R. Klein , R. Koirala , H. Kolanoski , L. Köpke , C. Kopper , S. Kopper , J.P. Koschinsky , D.J. Koskinen , M. Kowalski , K. Krings , M. Kroll , G. Krückl , S. Kunwar , N. Kurahashi , A. Kyriacou , M. Labare , J.L. Lanfranchi , M.J. Larson , F. Lauber , K. Leonard , M. Leuermann , Q.R. Liu , E. Lohfink , C.J. Lozano Mariscal , L. Lu , J. Lünemann , W. Luszczak , J. Madsen , G. Maggi , K.B.M. Mahn , Y. Makino , S. Mancina , R. Maruyama , K. Mase , R. Maunu , K. Meagher , M. Medici , M. Meier , T. Menne , G. Merino , T. Meures , S. Miarecki , J. Micallef , G. Momenté , T. Montaruli , R.W. Moore , M. Moulai , R. Nagai , R. Nahnhauer , P. Nakarmi , U. Naumann , G. Neer , H. Niederhausen , S.C. Nowicki , D.R. Nygren , A. Obertacke Pollmann , A. Olivas , A. O'Murchadha , E. O'Sullivan , T. Palczewski , H. Pandya , D.V. Pankova , P. Peiffer , J.A. Pepper , C. Pérez de Los Heros , D. Pieloth , E. Pinat , A. Pizzuto , M. Plum , P.B. Price , G.T. Przybylski , C. Raab , M. Rameez , L. Rauch , K. Rawlins , I.C. Rea , R. Reimann , B. Relethford , E. Resconi , W. Rhode , M. Richman , S. Robertson , M. Rongen , C. Rott , T. Ruhe , D. Ryckbosch , D. Rysewyk , I. Safa , S.E. Sanchez Herrera , A. Sandrock , J. Sandroos , M. Santander , Subir Sarkar , Sourav Sarkar , K. Satalecka , M. Schaufel , P. Schlunder , T. Schmidt , A. Schneider , S. Schöneberg , L. Schumacher , S. Sclafani , D. Seckel , S. Seunarine , J. Soedingrekso , D. Soldin , M. Song , G.M. Spiczak , C. Spiering , J. Stachurska , M. Stamatikos , T. Stanev , A. Stasik , R. Stein , J. Stettner , A. Steuer , T. Stezelberger , R.G. Stokstad , A. Stössl , N.L. Strotjohann , T. Stuttard , G.W. Sullivan , M. Sutherland , I. Taboada , F. Tenholt , S. Ter-Antonyan , A. Terliuk , S. Tilav , P.A. Toale , M.N. Tobin , C. Tönnis , S. Toscano , D. Tosi , M. Tselengidou , C.F. Tung , A. Turcati , C.F. Turley , B. Ty , E. Unger , M.A. Unland Elorrieta , M. Usner , J. Vandenbroucke , W. van Driessche , D. van Eijk , N. van Eijndhoven , S. Vanheule , J. van Santen , M. Vraeghe , C. Walck , A. Wallace , M. Wallraff , F.D. Wandler , N. Wandkowsky , T.B. Watson , A. Waza , C. Weaver , M.J. Weiss , C. Wendt , J. Werthebach , S. Westerhoff , B.J. Whelan , N. Whitehorn , K. Wiebe , C.H. Wiebusch , L. Wille , D.R. Williams , L. Wills , M. Wolf , J. Wood , T.R. Wood , E. Woolsey , K. Woschnagg , G. Wrede , D.L. Xu , X.W. Xu , Y. Xu , J.P. Yanez , G. Yodh , S. Yoshida , T. Yuan , D. Gaggero , D. Grasso

1 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
2 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
3 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
4 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
5 GEOAZUR 7329 - Géoazur
6 UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11
7 LPC - Laboratoire de Physique de Clermont
8 LIS - Laboratoire d'Informatique et des Systèmes (LIS) (Marseille, Toulon)
9 IUF - Institut universitaire de France
10 MIO - Institut méditerranéen d'océanologie
11 DPhP - Département de Physique des Particules (ex SPP)
12 GRPHE - Groupe de Recherche en Physique des Hautes Energies

The existence of diffuse Galactic neutrino production is expected from cosmic-ray interactions with Galactic gas and radiation fields. Thus, neutrinos are a unique messenger offering the opportunity to test the products of Galactic cosmic-ray interactions up to energies of hundreds of TeV. Here we present a search for this production using ten years of Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch (ANTARES) track and shower data, as well as seven years of IceCube track data. The data are combined into a joint likelihood test for neutrino emission according to the KRA model assuming a 5 PeV per nucleon Galactic cosmic-ray cutoff. No significant excess is found. As a consequence, the limits presented in this Letter start constraining the model parameter space for Galactic cosmic-ray production and transport.

Mots clés: cosmic rays; diffusion; Galaxy: disk; gamma rays: diffuse background; neutrinos; cosmic radiation: galaxy; cosmic radiation: interaction; cosmic radiation: spectrum; cosmic radiation: production; neutrino: production; neutrino: flux; ANTARES; IceCube; tracks; energy spectrum; messenger; nucleon; density; sensitivity; showers; gas; neutrino: flavor; photomultiplier; numerical calculations: Monte Carlo; radiation: Cherenkov; GLAST; gamma ray: flux; radio wave; KASCADE; CREAM

Domaines: Astrophysique [astro-ph]

A. Albert, M. André, M. Anghinolfi, M. Ardid, J.-J. Aubert, et al.. Joint Constraints on Galactic Diffuse Neutrino Emission from the ANTARES and IceCube Neutrino Telescopes. Astrophys.J.Lett., 2018, 868 (2), pp.L20. ⟨10.3847/2041-8213/aaeecf⟩. ⟨hal-03171515⟩