Diffuse hard X-ray emission in starburst galaxies as synchrotron from very high energy electrons

Astrophysical Journal

Volumn 762, Issue 1, 2013, Pages

  Lacki, Brian C ^a,b,c   Thompson, Todd A ^b  

^a INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY   (United States)

^b OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^c NATIONAL RADIO ASTRONOMY OBSERVATORY   (United States)

Author keywords

cosmic rays; galaxies: starburst; gamma rays: galaxies; radiation mechanisms: non thermal; radio continuum: galaxies; X rays: galaxies

Indexed keywords

EID: 84871299776     PISSN: 0004637X     EISSN: 15384357     Source Type: Journal    
DOI: 10.1088/0004-637X/762/1/29     Document Type: Article

References (206)

1. Abbasi, R., Abdou, Y., & Abu-Zayyad, T. et al. 2009a, PhRvL, 103, 221102
2. Abbasi, R., Abdou, Y., & Abu-Zayyad, T. et al. 2011, ApJ, 732, 18
3. Abbasi, R., Abdou, Y., & Ackermann, M. et al. 2009b, ApJL, 701, 47
4. Abdo, A. A., Ackermann, M., & Ajello, M. et al. 2009, PhRvL, 102, 181101
5. Abdo, A. A., Ackermann, M., & Ajello, M. et al. 2010a, ApJL, 709, 152
6. Abdo, A. A., Ackermann, M., & Ajello, M. et al. 2010b, ApJS, 188, 405
7. Abramowski, A., Acero, F., & Aharonian, F. et al. 2012, ApJ, 757, 158
8. Acciari, V. A., Aliu, E., & Arlen, T. et al. 2009, Natur, 462, 770
9. Acero, F., Aharonian, F., & Akhperjanian, A. G. et al. 2009, Sci, 326, 1080
10. Adriani, O., Barbarino, G. C., & Bazilevskaya, G. A. et al. 2009, Natur, 458, 607
11. Adriani, O., Barbarino, G. C., & Bazilevskaya, G. A. et al. 2011, PhRvL, 106, 201101
12. Agaronyan, F. A., Atoyan, A. M., & Nagapetyan, A. M. 1983, Ap, 19, 187
13. Aharonian, F., Akhperjanian, A. G., & Anton, G. et al. 2009a, A&A, 508, 561
14. Aharonian, F., Akhperjanian, A. G., & Anton, G. et al. 2009b, A&A, 503, 817
15. Aharonian, F., Akhperjanian, A. G., & Aye, K.-M. et al. 2004, A&A, 425, L13
16. Aharonian, F., Akhperjanian, A. G., & Bazer-Bachi, A. R. et al. 2006, Natur, 439, 695 (Pubitemid 43237611)
17. Aharonian, F. A. 2004, Very High Energy Cosmic Gamma Radiation: A Crucial Window on the Extreme Universe (River Edge, NJ: World Scientific)
18. Aharonian, F. A. & Atoyan, A. M. 2000, A&A, 362, 937
19. Aharonian, F. A., Atoyan, A. M., & Voelk, H. J. 1995, A&A, 294, L41
20. Albert, J., Aliu, E., & Anderhub, H. et al. 2007, ApJ, 658, 245
21. Alexander, D. M., Bauer, F. E., & Chapman, S. C. et al. 2005, ApJ, 632, 736 (Pubitemid 43074135)
22. Allen, G. E., Keohane, J. W., & Gotthelf, E. V. et al. 1997, ApJL, 487, 97 (Pubitemid 127128332)
23. Atoyan, A. M., Aharonian, F. A., & Völk, H. J. 1995, PhRvD, 52, 3265
24. Badhwar, G. D., Golden, R. L., & Stephens, S. A. 1977, PhRvD, 15, 820
25. Ballantyne, D. R., Melia, F., Liu, S., & Crocker, R. M. 2007, ApJL, 657, 13
26. Bamba, A., Anada, T., & Dotani, T. et al. 2010, ApJL, 719, 116
27. Bauer, M., Pietsch, W., & Trinchieri, G. et al. 2008, A&A, 489, 1029
28. Beck, R. 2005, Cosmic Magnetic Fields, 664, 41
29. Beck, R. 2011, JPhCS, 372, 012051
30. Berezhko, E. G. & Ellison, D. C. 1999, ApJ, 526, 385
31. Bhattacharya, D., The, L.-S., & Kurfess, J. D. et al. 1994, ApJ, 437, 173
32. Bi, X.-J., Chen, T.-L., Wang, Y., & Yuan, Q. 2009, ApJ, 695, 883
33. Blasi, P., Gabici, S., & Vannoni, G. 2005, MNRAS, 361, 907 (Pubitemid 41180143)
34. Böttcher, M. & Schlickeiser, R. 1997, A&A, 325, 866
35. Bradford, C. M., Nikola, T., & Stacey, G. J. et al. 2003, ApJ, 586, 891 (Pubitemid 36937971)
36. Brogan, C. L., Nord, M., Kassim, N., Lazio, J., & Anantharamaiah, K. 2003, ANS, 324, 17
37. Büsching, I., de Jager, O. C., & Snyman, J. 2007, ApJ, 656, 841
38. Butt, Y. 2009, Natur, 460, 701
39. Calzetti, D., Armus, L., & Bohlin, R. C. et al. 2000, ApJ, 533, 682
40. Cappi, M., Persic, M., & Bassani, L. et al. 1999, A&A, 350, 777
41. Chang, J., Adams, J. H., & Ahn, H. S. et al. 2008, Natur, 456, 362
42. Chapman, S. C., Smail, I., Windhorst, R., Muxlow, T., & Ivison, R. J. 2004, ApJ, 611, 732 (Pubitemid 39383531)
43. Chevalier, R. A. & Clegg, A. W. 1985, Natur, 317, 44
44. Clements, D. L., McDowell, J. C., & Shaked, S. et al. 2002, ApJ, 581, 974 (Pubitemid 37104202)
45. Condon, J. J. 1992, ARA&A, 30, 575
46. Condon, J. J., Huang, Z.-P., Yin, Q. F., & Thuan, T. X. 1991, ApJ, 378, 65
47. Connell, J. J. 1998, ApJL, 501, 59 (Pubitemid 128109392)
48. Coyle, P. 2010, arXiv:1002.0754
49. Crocker, R. M., Jones, D. I., & Aharonian, F. et al. 2011a, MNRAS, 411, L11
50. Crocker, R. M., Jones, D. I., & Aharonian, F. et al. 2011b, MNRAS, 413, 763
51. Crocker, R. M., Jones, D. I., Melia, F., Ott, J., & Protheroe, R. J. 2010, Natur, 463, 65
52. Cusumano, G., La Parola, V., & Segreto, A. et al. 2010, A&A, 524, A64
53. Dahlem, M., Weaver, K. A., & Heckman, T. M. 1998, ApJS, 118, 401 (Pubitemid 128147997)
54. David, L. P., Jones, C., & Forman, W. 1992, ApJ, 388, 82
55. Davidson, J. A., Werner, M. W., & Wu, X. et al. 1992, ApJ, 387, 189
56. de Cea del Pozo, E., Torres, D. F., Rodriguez, A. Y., & Reimer, O. 2009a, arXiv:0912.3497
57. de Cea del Pozo, E., Torres, D. F., & Rodriguez Marrero, A. Y. 2009b, ApJ, 698, 1054
58. Dermer, C. D. 1986a, A&A, 157, 223
59. Dermer, C. D. 1986b, ApJ, 307, 47
60. Dermer, C. D., Bland-Hawthorn, J., Chiang, J., & McNaron-Brown, K. 1997, ApJL, 484, 121 (Pubitemid 127110507)
61. di Bernardo, G., Evoli, C., Gaggero, D., Grasso, D., & Maccione, L. 2010, APh, 34, 274
62. Domingo-Santamaría, E. & Torres, D. F. 2005, A&A, 444, 403 (Pubitemid 41796862)
63. Doro, M. 2009, arXiv:0908.1410
64. Downes, D. & Eckart, A. 2007, A&A, 468, L57 (Pubitemid 46955362)
65. Downes, D. & Solomon, P. M. 1998, ApJ, 507, 615 (Pubitemid 128158807)
66. Ellison, D. C., Berezhko, E. G., & Baring, M. G. 2000, ApJ, 540, 292
67. Fabbiano, G. 1989, ARA&A, 27, 87
68. Fabbiano, G., Feigelson, E., & Zamorani, G. 1982, ApJ, 256, 397
69. Ferrière, K., Gillard, W., & Jean, P. 2007, A&A, 467, 611 (Pubitemid 46808314)
70. Franceschini, A., Braito, V., & Persic, M. et al. 2003, MNRAS, 343, 1181 (Pubitemid 37272955)
71. Gaisser, T. K. 1990, Cosmic Rays and Particle Physics (Cambridge: Cambridge Univ. Press), 160
72. Genzel, R., Burkert, A., & Bouch, N. et al. 2008, ApJ, 687, 59
73. Ginzburg, V. L. & Ptuskin, V. S. 1976, RvMP, 48, 161
74. Goetz, M., Downes, D., Greve, A., & McKeith, C. D. 1990, A&A, 240, 52
75. Gould, R. J. & Schréder, G. P. 1967, PhRv, 155, 1404
76. Greve, A. 2004, A&A, 416, 67
77. Greaves, J. S., Holland, W. S., Jenness, T., & Hawarden, T. G. 2000, Natur, 404, 732 (Pubitemid 30212393)
78. Griffiths, R. E. & Padovani, P. 1990, ApJ, 360, 483
79. Grimm, H.-J., Gilfanov, M., & Sunyaev, R. 2003, MNRAS, 339, 793 (Pubitemid 37282165)
80. Hargrave, P. J. 1974, MNRAS, 168, 491
81. Harrison, A., Henkel, C., & Russell, A. 1999, MNRAS, 303, 157
82. Harrison, F. A., Boggs, S., & Christensen, F. et al. 2010, SPIE, 7732, 77320S
83. Harrison, F. A., Christensen, F. E., & Craig, W. et al. 2005, ExA, 20, 131 (Pubitemid 44769268)
84. Heckman, T. M. 2003, RevMexAA, 17, 47
85. Heckman, T. M., Lehnert, M. D., Strickland, D. K., & Armus, L. 2000, ApJS, 129, 493
86. Heesen, V., Beck, R., Krause, M., & Dettmar, R.-J. 2011, A&A, 535, A79
87. Hopkins, P. F., Murray, N., Quataert, E., & Thompson, T. A. 2010, MNRAS, 401, L19
88. Hunter, S. D., Bertsch, D. L., & Catelli, J. R. et al. 1997, ApJ, 481, 205 (Pubitemid 127075723)
89. Inoue, Y. 2011, ApJ, 728, 11
90. Iwasawa, K., Matt, G., Guainazzi, M., & Fabian, A. C. 2001, MNRAS, 326, 894 (Pubitemid 33625000)
91. Iwasawa, K., Sanders, D. B., & Evans, A. S. et al. 2005, MNRAS, 357, 565 (Pubitemid 40306023)
92. Iwasawa, K., Sanders, D. B., & Evans, A. S. et al. 2009, ApJL, 695, 103
93. Jones, T. J. 2000, AJ, 120, 2920 (Pubitemid 33208566)
94. Kamae, T., Karlsson, N., Mizuno, T., Abe, T., & Koi, T. 2006, ApJ, 647, 692 (Pubitemid 44352105)
95. Karlsson, N. 2008, High Energy Gamma-Ray Astronomy (AIP Conf. Ser. 1085), ed. F. A. Aharonian, W. Hoffman, & F. Rieger (Melville, NY: AIP), 561
96. Kelner, S. R., Aharonian, F. A., & Bugayov, V. V. 2006, PhRvD, 74, 034018 (Pubitemid 44274325)
97. Kennicutt, R. C. 1998, ApJ, 498, 541 (Pubitemid 128073985)
98. Kirsch, M. G., Briel, U. G., & Burrows, D. et al. 2005, SPIE, 5898, 22
99. Kistler, M. D. & Yüksel, H. 2009, arXiv:0912.0264
100. Klein, U., Wielebinski, R., & Morsi, H. W. 1988, A&A, 190, 41
101. Koyama, K., Maeda, Y., & Sonobe, T. et al. 1996, PASJ, 48, 249
102. Koyama, K., Petre, R., & Gotthelf, E. V. et al. 1995, Natur, 378, 255
103. Lacki, B. C. & Thompson, T. A. 2010, ApJ, 717, 196
104. Lacki, B. C., Thompson, T. A., & Quataert, E. 2010, ApJ, 717, 1
105. Lacki, B. C., Thompson, T. A., Quataert, E., Loeb, A., & Waxman, E. 2011, ApJ, 734, 107
106. Laing, R. A. 1980, MNRAS, 193, 439
107. Launhardt, R., Zylka, R., & Mezger, P. G. 2002, A&A, 384, 112
108. Law, D. R., Steidel, C. C., & Erb, D. K. et al. 2009, ApJ, 697, 2057
109. Lehmer, B. D., Alexander, D. M., & Bauer, F. E. et al. 2010, ApJ, 724, 559
110. Lira, P., Ward, M., Zezas, A., Alonso-Herrero, A., & Ueno, S. 2002, MNRAS, 330, 259
111. Loeb, A. & Waxman, E. 2006, JCAP, JCAP05(2006)003 (Pubitemid 44228137)
112. Lonsdale, C. J., Diamond, P. J., Thrall, H., Smith, H. E., & Lonsdale, C. J. 2006, ApJ, 647, 185 (Pubitemid 44352060)
113. Malkov, M. A. & O'C Drury, L. 2001, RPPh, 64, 429 (Pubitemid 32386613)
114. Mannheim, K., Elsässer, D., & Tibolla, O. 2012, APh, 35, 797
115. Mannheim, K. & Schlickeiser, R. 1994, A&A, 286, 983
116. Mastichiadis, A., Protheroe, R. J., & Stephens, S. A. 1991, PASAu, 9, 115
117. Mauersberger, R., Henkel, C., Wielebinski, R., Wiklind, T., & Reuter, H.-P. 1996, A&A, 305, 421
118. McDowell, J. C., Clements, D. L., & Lamb, S. A. et al. 2003, ApJ, 591, 154 (Pubitemid 36989705)
119. Melia, F. & Fatuzzo, M. 2011, MNRAS, 410, L23
120. Melo, V. P., Pérez García, A. M., Acosta-Pulido, J. A., Muñoz-Tuñón, C., & Rodríguez Espinosa, J. M. 2002, ApJ, 574, 709 (Pubitemid 37083978)
121. Miyawaki, R., Makishima, K., & Yamada, S. et al. 2009, PASJ, 61, 263
122. Moran, E. C. & Lehnert, M. D. 1997, ApJ, 478, 172 (Pubitemid 127052274)
123. Moran, E. C., Lehnert, M. D., & Helfand, D. J. 1999, ApJ, 526, 649
124. Moskalenko, I. V., Porter, T. A., & Strong, A. W. 2006, ApJL, 640, 155 (Pubitemid 43570187)
125. Moskalenko, I. V. & Strong, A. W. 1998, ApJ, 493, 694
126. Murphy, E. J. 2009, ApJ, 706, 482
127. Murphy, E. J., Porter, T. A., Moskalenko, I. V., Helou, G., & Strong, A. W. 2012, ApJ, 750, 126
128. Paglione, T. A. D., Marscher, A. P., Jackson, J. M., & Bertsch, D. L. 1996, ApJ, 460, 295 (Pubitemid 126055522)
129. Peng, R., Zhou, S., Whiteoak, J. B., Lo, K. Y., & Sutton, E. C. 1996, ApJ, 470, 821 (Pubitemid 126157579)
130. Perna, R. & Stella, L. 2004, ApJ, 615, 222 (Pubitemid 40005085)
131. Persic, M., Mariani, S., & Cappi, M. et al. 1998, A&A, 339, L33
132. Persic, M. & Rephaeli, Y. 2002, A&A, 382, 843
133. Persic, M. & Rephaeli, Y. 2003, A&A, 399, 9
134. Persic, M. & Rephaeli, Y. 2007, A&A, 463, 481 (Pubitemid 46338933)
135. Persic, M. & Rephaeli, Y. 2010, MNRAS, 403, 1569
136. Persic, M., Rephaeli, Y., & Arieli, Y. 2008, A&A, 486, 143
137. Persic, M., Rephaeli, Y., & Braito, V. et al. 2004, A&A, 419, 849
138. Pierce-Price, D., Richer, J. S., & Greaves, J. S. et al. 2000, ApJL, 545, 121 (Pubitemid 33217673)
139. Porter, T. A., Moskalenko, I. V., Strong, A. W., Orlando, E., & Bouchet, L. 2008, ApJ, 682, 400
140. Porter, T. A. & Protheroe, R. J. 1997, JPhG, 23, 1765 (Pubitemid 127145459)
141. Protheroe, R. J. & Wolfendale, A. W. 1980, A&A, 92, 175
142. Ptak, A., Serlemitsos, P., Yaqoob, T., Mushotzky, R., & Tsuru, T. 1997, AJ, 113, 1286 (Pubitemid 127045974)
143. Ranalli, P., Comastri, A., & Setti, G. 2003, A&A, 399, 39
144. Rengarajan, T. N. 2005, arXiv:astro-ph/0511156
145. Rephaeli, Y., Arieli, Y., & Persic, M. 2010, MNRAS, 401, 473
146. Rephaeli, Y., Gruber, D., MacDonald, D., & Persic, M. 1991, ApJL, 380, 59
147. Rephaeli, Y., Gruber, D., & Persic, M. 1995, A&A, 300, 91
148. Reuter, H.-P., Klein, U., Lesch, H., Wielebinski, R., & Kronberg, P. P. 1994, A&A, 282, 724
149. Revnivtsev, M., Sazonov, S., & Churazov, E. et al. 2009, Natur, 458, 1142
150. Revnivtsev, M., Sazonov, S., Gilfanov, M., Churazov, E., & Sunyaev, R. 2006, A&A, 452, 169 (Pubitemid 43854609)
151. Reynolds, S. P. 2008, ARA&A, 46, 89
152. Reynolds, S. P., Borkowski, K. J., & Green, D. A. et al. 2008, ApJL, 680, 41
153. Reynolds, S. P. & Keohane, J. W. 1999, ApJ, 525, 368
154. Robishaw, T., Quataert, E., & Heiles, C. 2008, ApJ, 680, 981
155. Rovilos, E., Diamond, P. J., Lonsdale, C. J., Smith, H. E., & Lonsdale, C. J. 2005, MNRAS, 359, 827 (Pubitemid 40763504)
156. Rybicki, G. B. & Lightman, A. P. 1979, Radiative Processes in Astrophysics (New York: Interscience), 393
157. Sakamoto, K., Mao, R.-Q., & Matsushita, S. C. et al. 2011, ApJ, 735, 19
158. Sakamoto, K., Scoville, N. Z., & Yun, M. S. et al. 1999, ApJ, 514, 68
159. Sakamoto, K., Wang, J., & Wiedner, M. C. et al. 2008, ApJ, 684, 957
160. Sanders, D. B., Mazzarella, J. M., Kim, D.-C., Surace, J. A., & Soifer, B. T. 2003, AJ, 126, 1607 (Pubitemid 37476618)
161. Schaaf, R., Pietsch, W., Biermann, P. L., Kronberg, P. P., & Schmutzler, T. 1989, ApJ, 336, 722
162. Schlickeiser, R. 2002, Cosmic Ray Astrophysics (New York: Springer)
163. Schlickeiser, R. & Ruppel, J. 2010, NJPh, 12, 033044
164. Seaquist, E. R., Bell, M. B., & Bignell, R. C. 1985, ApJ, 294, 546
165. Seiffert, M., Borys, C., Scott, D., & Halpern, M. 2007, MNRAS, 374, 409
166. Shen, C. S. 1970, ApJL, 162, 181
167. Siebenmorgen, R. & Efstathiou, A. 2001, A&A, 376, L35
168. Silva, L., Granato, G. L., Bressan, A., & Danese, L. 1998, ApJ, 509, 103
169. Sokoloff, D. D., Bykov, A. A., & Shukurov, A. et al. 1998, MNRAS, 299, 189
170. Stawarz, Ł., Petrosian, V., & Blandford, R. D. 2010, ApJ, 710, 236
171. Stecker, F. W. 1970, Ap&SS, 6, 377
172. Steigman, G. & Strittmatter, P. A. 1971, A&A, 11, 279
173. Stephens, S. A. & Badhwar, G. D. 1981, Ap&SS, 76, 213
174. Strickland, D. K. & Heckman, T. M. 2007, ApJ, 658, 258
175. Strickland, D. K. & Heckman, T. M. 2009, ApJ, 697, 2030
176. Strickland, D. K., Heckman, T. M., Weaver, K. A., & Dahlem, M. 2000, AJ, 120, 2965 (Pubitemid 33208570)
177. Strickland, D. K., Heckman, T. M., Weaver, K. A., Hoopes, C. G., & Dahlem, M. 2002, ApJ, 568, 689 (Pubitemid 37104525)
178. Strickland, D. K. & Stevens, I. R. 2000, MNRAS, 314, 511
179. Strong, A. W. & Moskalenko, I. V. 1998, ApJ, 509, 212
180. Strong, A. W., Moskalenko, I. V., & Ptuskin, V. S. 2007, ARNPS, 57, 285
181. Strong, A. W., Moskalenko, I. V., & Reimer, O. 2000, ApJ, 537, 763
182. Strong, A. W., Porter, T. A., & Digel, S. W. et al. 2010, ApJL, 722, 58
183. Swank, J., Kallman, T., & Jahoda, K. et al. 2010, X-ray Polarimetry: A New Window in Astrophysics (Rome), ed. R. Bellazzini, E. Costa, G. Matt, & G. Tagliaferri (Cambridge: Cambridge Univ. Press), 251
184. Tacconi, L. J., Neri, R., & Chapman, S. C. et al. 2006, ApJ, 640, 228 (Pubitemid 43502151)
185. Telesco, C. M., Davidson, J. A., & Werner, M. W. 1996, ApJ, 456, 541 (Pubitemid 126020166)
186. Thompson, T. A., Quataert, E., & Waxman, E. 2007, ApJ, 654, 219
187. Thompson, T. A., Quataert, E., Waxman, E., Murray, N., & Martin, C. L. 2006, ApJ, 645, 186 (Pubitemid 44199769)
188. Torres, D. F. 2004, ApJ, 617, 966 (Pubitemid 40272832)
189. Turner, J. L. & Ho, P. T. P. 1983, ApJL, 268, 79
190. Ulvestad, J. S. 2000, AJ, 120, 278
191. Ulvestad, J. S. & Antonucci, R. R. J. 1997, ApJ, 488, 621 (Pubitemid 127138485)
192. Völk, H. J. 1989, A&A, 218, 67
193. Völk, H. J., Klein, U., & Wielebinski, R. 1989, A&A, 213, L12
194. Warren, J. S., Hughes, J. P., & Badenes, C. et al. 2005, ApJ, 634, 376 (Pubitemid 41803242)
195. Weaver, K. A., Heckman, T. M., Strickland, D. K., & Dahlem, M. 2002, ApJL, 576, 19 (Pubitemid 37094996)
196. Webber, W. R., McDonald, F. B., & Lukasiak, A. 2003, ApJ, 599, 582 (Pubitemid 38061597)
197. Weiß, A., Neininger, N., Hüttemeister, S., & Klein, U. 2001, A&A, 365, 571
198. Westmoquette, M. S., Smith, L. J., & Gallagher, J. S. et al. 2009, ApJ, 696, 192
199. White, N. E., Swank, J. H., & Holt, S. S. 1983, ApJ, 270, 711
200. Williams, P. K. G. & Bower, G. C. 2010, ApJ, 710, 1462
201. Wommer, E., Melia, F., & Fatuzzo, M. 2008, MNRAS, 387, 987
202. Worrall, D. M., Marshall, F. E., Boldt, E. A., & Swank, J. H. 1982, ApJ, 255, 111
203. Younger, J. D., Fazio, G. G., & Ashby, M. L. N. et al. 2010, MNRAS, 407, 1268
204. Yüksel, H., Kistler, M. D., & Stanev, T. 2009, PhRvL, 103, 051101
205. Yun, M. S., Reddy, N. A., & Condon, J. J. 2001, ApJ, 554, 803
206. Yusef-Zadeh, F., Hewitt, J. W., & Arendt, R. G. et al. 2009, ApJ, 702, 178