Abstract
We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the site of cosmic-ray acceleration, and neutrinos can be produced by interactions of cosmic rays with radiation or gas, in the jet of a microquasar, in the stellar wind, or in the atmosphere of the companion star. We study X-ray binaries using 7.5 yr of IceCube data with three separate analyses. In the first, we search for periodic neutrino emission from 55 binaries in the Northern Sky with known orbital periods. In the second, the X-ray light curves of 102 binaries across the entire sky are used as templates to search for time-dependent neutrino emission. Finally, we search for time-integrated emission of neutrinos for a list of 4 notable binaries identified as microquasars. In the absence of a significant excess, we place upper limits on the neutrino flux for each hypothesis and compare our results with theoretical predictions for several binaries. In addition, we evaluate the sensitivity of the next generation neutrino telescope at the South Pole, IceCube-Gen2, and demonstrate its power to identify potential neutrino emission from these binary sources in the Galaxy.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Article number | L24 |
| Journal | Astrophysical Journal Letters |
| Volume | 930 |
| Issue number | 2 |
| DOIs | |
| State | Published - May 1 2022 |
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- Astronomy and Astrophysics
- Space and Planetary Science
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In: Astrophysical Journal Letters, Vol. 930, No. 2, L24, 01.05.2022.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Search for High-energy Neutrino Emission from Galactic X-Ray Binaries with IceCube
AU - Abbasi, R.
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AU - Yoshida, S.
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AU - Zhang, Z.
AU - Zhelnin, P.
N1 - Publisher Copyright: © 2022. The Author(s). Published by the American Astronomical Society.
PY - 2022/5/1
Y1 - 2022/5/1
N2 - We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the site of cosmic-ray acceleration, and neutrinos can be produced by interactions of cosmic rays with radiation or gas, in the jet of a microquasar, in the stellar wind, or in the atmosphere of the companion star. We study X-ray binaries using 7.5 yr of IceCube data with three separate analyses. In the first, we search for periodic neutrino emission from 55 binaries in the Northern Sky with known orbital periods. In the second, the X-ray light curves of 102 binaries across the entire sky are used as templates to search for time-dependent neutrino emission. Finally, we search for time-integrated emission of neutrinos for a list of 4 notable binaries identified as microquasars. In the absence of a significant excess, we place upper limits on the neutrino flux for each hypothesis and compare our results with theoretical predictions for several binaries. In addition, we evaluate the sensitivity of the next generation neutrino telescope at the South Pole, IceCube-Gen2, and demonstrate its power to identify potential neutrino emission from these binary sources in the Galaxy.
AB - We present the first comprehensive search for high-energy neutrino emission from high- A nd low-mass X-ray binaries conducted by IceCube. Galactic X-ray binaries are long-standing candidates for the source of Galactic hadronic cosmic rays and neutrinos. The compact object in these systems can be the site of cosmic-ray acceleration, and neutrinos can be produced by interactions of cosmic rays with radiation or gas, in the jet of a microquasar, in the stellar wind, or in the atmosphere of the companion star. We study X-ray binaries using 7.5 yr of IceCube data with three separate analyses. In the first, we search for periodic neutrino emission from 55 binaries in the Northern Sky with known orbital periods. In the second, the X-ray light curves of 102 binaries across the entire sky are used as templates to search for time-dependent neutrino emission. Finally, we search for time-integrated emission of neutrinos for a list of 4 notable binaries identified as microquasars. In the absence of a significant excess, we place upper limits on the neutrino flux for each hypothesis and compare our results with theoretical predictions for several binaries. In addition, we evaluate the sensitivity of the next generation neutrino telescope at the South Pole, IceCube-Gen2, and demonstrate its power to identify potential neutrino emission from these binary sources in the Galaxy.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85130741906&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=85130741906&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3847/2041-8213/ac67d8
DO - 10.3847/2041-8213/ac67d8
M3 - Article
AN - SCOPUS:85130741906
SN - 2041-8205
VL - 930
JO - Astrophysical Journal Letters
JF - Astrophysical Journal Letters
IS - 2
M1 - L24
ER -