Discovery of variable VHE gamma-ray emission from the binary system 1FGL J1018.6-5856

A. Abramowski , F. Aharonian , F. Ait Benkhali , A. G. Akhperjanian , E. O. Angüner , M. Backes , Agnès Balzer , Y. Becherini , J. Becker Tjus , D. Berge , S. Bernhard , K. Bernlöhr , E. Birsin , R. Blackwell , M. Böttcher , C. Boisson , J. Bolmont (1) , P. Bordas , J. Bregeon (2) , F. Brun , P. Brun , M. Bryan , T. Bulik , J. Carr (3) , S. Casanova , N. Chakraborty , R. Chalme-Calvet (1) , R. C. G. Chaves (2) , A. Chen , M. Chrétien , S. Colafrancesco , G. Cologna , J. Conrad , C. Couturier (1) , Y. Cui , I. D. Davids , B. Degrange (4) , C. Deil , P. Dewilt , A. Djannati-Ataï (5) , W. Domainko , A. Donath , L. O'C. Drury , G. Dubus , K. Dutson , J. Dyks , M. Dyrda , T. Edwards , K. Egberts , P. Eger , J.-P. Ernenwein (3) , P. Espigat (5) , C. Farnier , S. Fegan (4) , F. Feinstein (2) , M. V. Fernandes , D. Fernandez (2) , A. Fiasson (6) , G. Fontaine (4) , A. Förster , M. Füssling , S. Gabici (5) , M. Gajdus , Y. A. Gallant (2) , T. Garrigoux (1) , G. Giavitto , B. Giebels (4) , J. F. Glicenstein , D. Gottschall , A. Goyal , M. -H. Grondin (7) , M. Grudzińska , D. Hadasch , S. Häffner , J. Hahn , J. Hawkes , G. Heinzelmann , G. Henri , G. Hermann , O. Hervet , A. Hillert , J. A. Hinton , W. Hofmann , P. Hofverberg , C. Hoischen , M. Holler (4) , D. Horns , A. Ivascenko , A. Jacholkowska (1) , C. Jahn , M. Jamrozy , M. Janiak , F. Jankowsky , I. Jung-Richardt , M. A. Kastendieck , K. Katarzyński , U. Katz , D. Kerszberg (1) , B. Khélifi (5) , Michel Kieffer (1) , S. Klepser , D. Klochkov , W. Kluźniak , D. Kolitzus , Nu. Komin , K. Kosack , S. Krakau , F. Krayzel (6) , P. P. Krüger , H. Laffon (7) , G. Lamanna (6) , J. Lau , J. Lefaucheur (5) , V. Lefranc , A. Lemière , M. Lemoine-Goumard (7) , J. -P. Lenain (1) , T. Lohse , A. Lopatin , C. -C. Lu , R. Lui , V. Marandon , Alexandre Marcowith (2) , C. Mariaud (4) , R. Marx , G. Maurin (6) , N. Maxted , M. Mayer , P. J. Meintjes , U. Menzler , M. Meyer , A. M. W. Mitchell , R. Moderski , M. Mohamed , K. Morå , Emmanuel Moulin , T. Murach , M. de Naurois (4) , J. Niemiec , L. Oakes , H. Odaka , S. Öttl , S. Ohm , E. de Oña Wilhelmi , B. Opitz , M. Ostrowski , I. Oya , M. Panter , R. D. Parsons , M. Paz Arribas , N. W. Pekeur , G. Pelletier , P. -O. Petrucci , B. Peyaud , S. Pita , H. Poon , H. Prokoph , G. Pühlhofer , M. Punch , A. Quirrenbach , S. Raab , I. Reichardt (5) , A. Reimer , O. Reimer , Matthieu Renaud (2) , R. de Los Reyes , F. Rieger , C. Romoli , S. Rosier-Lees (6) , G. Rowell , B. Rudak , C. B. Rulten , V. Sahakian , D. Salek , D. A. Sanchez , A. Santangelo , M. Sasaki , R. Schlickeiser , F. Schüssler , A. Schulz , U. Schwanke , S. Schwemmer , A. S. Seyffert , R. Simoni , H. Sol , F. Spanier , G. Spengler , F. Spies , Ł. Stawarz , R. Steenkamp , C. Stegmann , F. Stinzing , K. Stycz , I. Sushch , J. -P. Tavernet (1) , T. Tavernier (5) , A. M. Taylor , R. Terrier (5) , M. Tluczykont , C. Trichard (6) , K. Valerius , J. van Der Walt , C. van Eldik , B. van Soelen , George Vasileiadis (2) , J. Veh , C. Venter , A. Viana , P. Vincent (1) , J. Vink , F. Voisin , H. J. Völk , T. Vuillaume , S. J. Wagner , P. Wagner , R. M. Wagner , M. Weidinger , Q. Weitzel , R. White , A. Wierzcholska , P. Willmann , A. Wörnlein , D. Wouters , R. Yang , V. Zabalza , D. Zaborov (4) , M. Zacharias , A. A. Zdziarski , A. Zech , F. Zefi , N. Żywucka

1 LPNHE - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
2 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
3 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
4 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
5 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
6 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
7 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan

Re-observations with the H.E.S.S. telescope array of the very-high-energy (VHE) source HESS J1018-589 A coincident with the Fermi-LAT $\gamma$-ray binary 1FGL J1018.6-5856 have resulted in a source detection significance of more than 9$\sigma$, and the detection of variability ($\chi^2$/$\nu$ of 238.3/155) in the emitted $\gamma$-ray flux. This variability confirms the association of HESS J1018-589 A with the high-energy $\gamma$-ray binary detected by Fermi-LAT, and also confirms the point-like source as a new very-high-energy binary system. The spectrum of HESS J1018-589 A is best fit with a power-law function with photon index $\Gamma = 2.20 \pm 0.14_{\rm stat} \pm 0.2_{\rm sys}$. Emission is detected up to ~20 TeV. The mean differential flux level is $(2.9 \pm 0.4)\times10^{-13}$ TeV$^{-1}$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$ at 1 TeV, equivalent to ~1% of the flux from the Crab Nebula at the same energy. Variability is clearly detected in the night-by-night lightcurve. When folded on the orbital period of 16.58 days, the rebinned lightcurve peaks in phase with the observed X-ray and high-energy phaseograms. The fit of the H.E.S.S. phaseogram to a constant flux provides evidence of periodicity at the level of 3$\sigma$. The shape of the VHE phaseogram and measured spectrum suggest a low inclination, low eccentricity system with a modest impact from VHE $\gamma$-ray absorption due to pair production ($\tau$ < 1 at 300 GeV).

Domaines: Phénomènes cosmiques de haute energie [astro-ph.HE]

A. Abramowski, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, A. G. Akhperjanian, E. O. Angüner, et al.. Discovery of variable VHE gamma-ray emission from the binary system 1FGL J1018.6-5856. Astronomy and Astrophysics - A&A, 2015, 577, pp.A131. ⟨10.1051/0004-6361/201525699⟩. ⟨in2p3-01139213⟩