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Title:
The Energy Spectrum of TEV Gamma Rays from the Crab Nebula as Measured by the HEGRA System of Imaging Air Cerenkov Telescopes
Authors:
Aharonian, F. A.; Akhperjanian, A. G.; Barrio, J. A.; Bernlöhr, K.; Bojahr, H.; Calle, I.; Contreras, J. L.; Cortina, J.; Denninghoff, S.; Fonseca, V.; Gonzalez, J. C.; Götting, N.; Heinzelmann, G.; Hemberger, M.; Hermann, G.; Heusler, A.; Hofmann, W.; Horns, D.; Ibarra, A.; Kankanyan, R.; Kestel, M.; Kettler, J.; Köhler, C.; Kohnle, A.; Konopelko, A.; Kornmeyer, H.; Kranich, D.; Krawczynski, H.; Lampeitl, H.; Lindner, A.; Lorenz, E.; Lucarelli, F.; Magnussen, N.; Mang, O.; Meyer, H.; Mirzoyan, R.; Moralejo, A.; Padilla, L.; Panter, M.; Plaga, R.; Plyasheshnikov, A.; Prahl, J.; Pühlhofer, G.; Rauterberg, G.; Röhring, A.; Sahakian, V.; Samorski, M.; Schilling, M.; Schmele, D.; Schröder, F.; Stamm, W.; Tluczykont, M.; Völk, H. J.; Wiebel-Sooth, B.; Wiedner, C.; Willmer, M.; Wittek, W.
Affiliation:
AA(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AB(Yerevan Physics Institute, Alikhanian Br. 2, 375036 Yerevan, Armenia), AC(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany.; Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AD(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany.; Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), AE(Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr.20, D-42097 Wuppertal, Germany), AF(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AG(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AH(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AI(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), AJ(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AK(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AL(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), AM(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), AN(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AO(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AP(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AQ(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AR(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), AS(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), AT(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany.; Yerevan Physics Institute, Alikhanian Br. 2, 375036 Yerevan, Armenia), AU(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), AV(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AW(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AX(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AY(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), AZ(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), BA(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), BB(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), BC(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), BD(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), BE(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), BF(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), BG(Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr.20, D-42097 Wuppertal, Germany), BH(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), BI(Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr.20, D-42097 Wuppertal, Germany), BJ(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), BK(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), BL(Universidad Complutense, Facultad de Ciencias Físicas, Ciudad Universitaria, E-28040 Madrid, Spain), BM(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), BN(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany), BO(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), BP(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), BQ(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), BR(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), BS(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), BT(Yerevan Physics Institute, Alikhanian Br. 2, 375036 Yerevan, Armenia), BU(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), BV(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), BW(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), BX(Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr.20, D-42097 Wuppertal, Germany), BY(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), BZ(Universität Hamburg, II. Institut für Experimentalphysik, Luruper Chaussee 149, D-22761 Hamburg, Germany), CA(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), CB(Universität Wuppertal, Fachbereich Physik, Gaußstr.20, D-42097 Wuppertal, Germany), CC(Max-Planck-Institut für Kernphysik, Postfach 103980, D-69029 Heidelberg, Germany), CD(Universität Kiel, Institut für experimentelle und angewandte Physik, Leibnizstraße 15-19, D-24118 Kiel, Germany), CE(Max-Planck-Institut für Physik, Föhringer Ring 6, D-80805 München, Germany)
Publication:
The Astrophysical Journal, Volume 539, Issue 1, pp. 317-324. (ApJ Homepage)
Publication Date:
08/2000
Origin:
UCP
ApJ Keywords:
Gamma Rays: Observations, Radiation Mechanisms: Nonthermal, supernovae: individual (Crab Nebula), ISM: Supernova Remnants
DOI:
10.1086/309225
Bibliographic Code:
2000ApJ...539..317A

Abstract

The Crab Nebula has been observed by the HEGRA (High-Energy Gamma-Ray Astronomy) stereoscopic system of imaging air Cerenkov telescopes (IACTs) for a total of ~200 hr during two observational campaigns: from 1997 September to 1998 March and from 1998 August to 1999 April. The recent detailed studies of system performance give an energy threshold and an energy resolution for γ-rays of 500 GeV and ~18%, respectively. The Crab energy spectrum was measured with the HEGRA IACT system in a very broad energy range up to 20 TeV, using observations at zenith angles up to 65°. The Crab data can be fitted in the energy range from 1 to 20 TeV by a simple power law, which yields dJγ/dE=(2.79+/-0.02+/- 0.5)×10-7(E/1 TeV)-2.59+/-0.03+/-0.05 photons m-2 s-1 TeV-1. The Crab Nebula energy spectrum, as measured with the HEGRA IACT system, agrees within 15% in the absolute scale and within 0.1 units in the power-law index with the latest measurements by the Whipple, CANGAROO, and CAT groups, consistent within the statistical and systematic errors quoted by the experiments. The pure power-law spectrum of TeV γ-rays from the Crab Nebula constrains the physics parameters of the nebula environment as well as the models of photon emission.
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