Cosmic-ray acceleration and escape from supernova remnant W44 as probed by Fermi -LAT and MAGIC

Abe, S. et al.-- Full list of authors:Abe, S.; Abhir, J.; Abhishek, A.; Acciari, V. A.; Aguasca-Cabot, A.; Agudo, I.; Aniello, T.; Ansoldi, S.; Antonelli, L. A.; Arbet Engels, A.; Arcaro, C.; Asano, K.; Babić, A.; Baquero, A.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Batković, I.; Bautista, A.; Baxter,...

Full description

Bibliographic Details
Authors: Abe, S., Agudo, Iván, Castro-Tirado, Alberto J., Escudero, Juan, López-Coto, Rubén, Morcuende, Daniel, Otero-Santos, J.
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Status:Published version
Publication Date:2025
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Institution:Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
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Several previous studies established an extended gamma-ray emission that is set apart from the radio shell of W44. This emission is thought to originate from escaped high-energy CRs that interact with a surrounding dense molecular cloud complex.Aims. We present a detailed analysis of Fermi-LAT data with an emphasis on the spatial and spectral properties of W44 and its surroundings. We also report the results of the observations performed with the MAGIC telescopes of the northwestern region of W44. Finally, we present an interpretation model to explain the gamma-ray emission of the SNR and its surroundings.Methods. We first performed a detailed spatial analysis of 12 years of Fermi-LAT data at energies above 1 GeV, in order to exploit the better angular resolution, while we set a threshold of 100 MeV for the spectral analysis. We performed a likelihood analysis of 174 hours of MAGIC data above 130 GeV using the spatial information obtained with Fermi-LAT. © The Authors 2025Contributions of the authors: R. Di Tria: Fermi-LAT analysis, paper drafting; L. Di Venere: Project coordination, Fermi-LAT analysis, paper drafting; D. Green: Project coordination, CO data analysis, paper drafting; A. Hahn: MAGIC analysis, paper drafting; G. Morlino: theoretical modeling and interpretation, paper drafting; M. Strzys: MAGIC analysis cross-check, paper drafting; E. Bissaldi: paper drafting; S. R. Gozzini, A. López-Oramas: PIs of MAGIC observation campaigns; the rest of the authors have contributed in one or several of the following ways: design, construction, maintenance and operation of the instrument(s) used to acquire the data; preparation and/or evaluation of the observation proposals; data acquisition, processing, calibration and/or reduction; production of analysis tools and/or related Monte Carlo simulations; overall discussions about the contents of the draft, as well as related refinements in the descriptions. The Fermi-LAT Collaboration acknowledges generous ongoing support from a number of agencies and institutes that have supported both the development and the operation of the LAT as well as scientific data analysis. These include the National Aeronautics and Space Administration and the Department of Energy in the United States, the Commissariat ‘a l’Energie Atomique and the Centre National de la Recherche Scientifique /Institut National de Physique Nucleaire et de Physique des Particules in France, the Agenzia Spaziale Italiana and the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italy, the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), High Energy Accelerator Research Organization (KEK) and Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) in Japan, and the K. A. Wallenberg Foundation, the Swedish Research Council and the Swedish National Space Board in Sweden. Additional support for science analysis during the operations phase is gratefully acknowledged from the Istituto Nazionale di Astrofisica in Italy and the Centre National d’Etudes Spatiales in France. This work performed in part under DOE Contract DE-AC02-76SF00515. We would like to thank the Instituto de Astrofísica de Canarias for the excellent working conditions at the Observatorio del Roque de los Muchachos in La Palma. The financial support of the German BMBF, MPG and HGF; the Italian INFN and INAF; the Swiss National Fund SNF; the grants PID2019-104114RB-C31, PID2019-104114RB-C32, PID2019-104114RB-C33, PID2019-105510GB-C31, PID2019-107847RB-C41, PID2019-107847RB-C42, PID2019-107847RB-C44, PID2019-107988GB-C22, PID2022-136828NB-C41, PID2022-137810NB-C22, PID2022-138172NB-C41, PID2022-138172NB-C42, PID2022-138172NB-C43, PID2022-139117NB-C41, PID2022-139117NB-C42, PID2022-139117NB-C43, PID2022-139117NB-C44 funded by the Spanish MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and “ERDF A way of making Europe”; the Indian Department of Atomic Energy; the Japanese ICRR, the University of Tokyo, JSPS, and MEXT; the Bulgarian Ministry of Education and Science, National RI Roadmap Project DO1-400/18.12.2020 and the Academy of Finland grant nr. 320045 is gratefully acknowledged. This work was also been supported by Centros de Excelencia “Severo Ochoa” y Unidades “María de Maeztu” program of the Spanish MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 (CEX2019-000920-S, CEX2019-000918-M, CEX2021-001131-S) and by the CERCA institution and grants 2021SGR00426 and 2021SGR00773 of the Generalitat de Catalunya; by the Croatian Science Foundation (HrZZ) Project IP-2022-10-4595 and the University of Rijeka Project uniri-prirod-18-48; by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB1491) and by the Lamarr-Institute for Machine Learning and Artificial Intelligence; by the Polish Ministry Of Education and Science grant No. 2021/WK/08; and by the Brazilian MCTIC, CNPq and FAPERJ. We acknowledge the contributions of J. Krause, V. Stamatescu, and P. Colin during the original observation campaigns.With funding from the Spanish government through the "Severo Ochoa Centre of Excellence" accreditation (CEX2019-000920-S).With funding from the Spanish government through the "Severo Ochoa Centre of Excellence" accreditation (CEX2019-000918-M).With funding from the Spanish government through the "Severo Ochoa Centre of Excellence" accreditation (CEX2021-001131-S).Peer reviewedEDP SciencesIstituto Nazionale di Fisica NucleareIstituto Nazionale di AstrofisicaMinisterio de Ciencia e Innovación (España)Agencia Estatal de Investigación (España)European CommissionAcademy of FinlandGeneralitat de CatalunyaCroatian Science FoundationUniversity of RijekaGerman Research FoundationMinistry of Science and Higher Education (Poland)Consejo Superior de Investigaciones Científicas [https://ror.org/02gfc7t72]202520252025info:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501Publisher's versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://hdl.handle.net/10261/385389reponame:DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSICinstname:Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)Inglés#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-104114RB-C31info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-104114RB-C32info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-104114RB-C33info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-105510GB-C31info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-107847RB-C41info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-107847RB-C42info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-107847RB-C44info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PID2019-107988GB-C22info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-136828NB-C41info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-137810NB-C22info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-138172NB-C41info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-138172NB-C42info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-138172NB-C43info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-139117NB-C41info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-139117NB-C42info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-139117NB-C43info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2022-139117NB-C44info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/CEX2019-000920-Sinfo:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/CEX2019-000918-Minfo:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/CEX2021-001131-Shttp://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202449748Síinfo:eu-repo/semantics/openAccessoai:digital.csic.es:10261/3853892026-05-22T06:33:51Z
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