Markarian421 is a well-known nearby BL Lac blazar at the redshift z=0.031. Many previous works were investigated to constrain the axion-photon coupling from its TeV gamma-ray observations, showing the upper limit on the coupling constant gaγ≲2.0×10−11GeV−1 for the axion mass [5.0×10−10eV≲ma≲5.0×10−7eV]. While in this work, we obtain a more stringent upper limit on the axion-photon coupling from the 1038 days gamma-ray observations of the blazar Markarian421. The long-term VHE gamma-ray spectra are measured by the collaborations Large Area Telescope on board NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi-LAT) and High Altitude Water Cherenkov (HAWC) Gamma-Ray Observatory from 2015 June to 2018 July. We show the best-fit spectral energy distributions (SEDs) of Markarian421 under the null and axion hypotheses. Then we set the axion-photon limit in the {ma,gaγ} plane. The 99% C.L. upper limit set by Markarian421 is gaγ≲4.0×10−12GeV−1 for the axion mass [1.0×10−9eV≲ma≲1.0×10−8eV]. It is the most stringent upper limit in this axion mass region.

中文翻译：

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来自 Markarian 421 的轴子-光子耦合的上限


Markarian421 是附近著名的 BL Lac blazar，红移 z=0.031。研究了许多以前的工作来限制其 TeV 伽马射线观测的轴子-光子耦合，显示了轴子质量的耦合常数 gaγ≲2.0×10-11GeV-1 的上限 [5.0×10-10eV≲马≲5.0×10-7eV]。而在这项工作中，我们从 blazar Markarian421 的 1038 天伽马射线观测中获得了更严格的轴子-光子耦合上限。2015 年 6 月至 2018 年 7 月，美国宇航局费米伽马射线太空望远镜 （Fermi-LAT） 和高空水切伦科夫 （HAWC） 伽马射线天文台上的大面积望远镜合作测量了长期 VHE 伽马射线光谱。我们显示了在零和轴子假设下 Markarian421 的最佳拟合光谱能量分布 （SED）。然后我们在 {马，gaγ} 平面中设置轴子-光子极限。Markarian421 设定的 99% C.L. 上限是轴子质量 [1.0×10−9eV≲马≲1.0×10−8eV] 的 gaγ≲4.0×10−12GeV−1]。这是该轴子质量区域中最严格的上限。