Investigation of Two Fermi-LAT Gamma-Ray Blazars Coincident with High-energy Neutrinos Detected by IceCube
Authors: Garrappa S. , Buson S. , Franckowiak A. ,   Fermi-LAT collaboration, Shappee B. J. , Beacom J. F. , Dong S. , Holoien T. W.-S. , Kochanek C. S. , Prieto J. L. , Stanek K. Z. , Thompson T. A. ,   ASAS-SN collaboration, Aartsen M. G. , Ackermann M. , Adams J. , Aguilar J. A. , Ahlers M. , Ahrens M. , Alispach C. , Andeen K. , Anderson T. , Ansseau I. , Anton G. , Argüelles C. , Auffenberg J. , Axani S. , Backes P. , Bagherpour H. , Bai X. , Barbano A. , Barwick S. W. , Baum V. , Bay R. , Beatty J. J. , Becker K.-H. , Tjus J. Becker , BenZvi S. , Berley D. , Bernardini E. , Besson D. Z. , Binder G. , Bindig D. , Blaufuss E. , Blot S. , Bohm C. , Börner M. , Böser S. , Botner O. , Bourbeau E. , Bourbeau J. , Bradascio F. , Braun J. , Bretz H.-P. , Bron S. , Brostean-Kaiser J. , Burgman A. , Busse R. S. , Carver T. , Chen C. , Cheung E. , Chirkin D. , Clark K. , Classen L. , Collin G. H. , Conrad J. M. , Coppin P. , Correa P. , Cowen D. F. , Cross R. , Dave P. , de André J. P. A. M. , Clercq C. De , DeLaunay J. J. , Dembinski H. , Deoskar K. , Ridder S. De , Desiati P. , Vries K. D. de , Wasseige G. de , With M. de , DeYoung T. , Diaz A. , Díaz-Vélez J. C. , Dujmovic H. , Dunkman M. , Dvorak E. , Eberhardt B. , Ehrhardt T. , Eller P. , Evenson P. A. , Fahey S. , Fazely A. R. , Felde J. , Filimonov K. , Finley C. , Franckowiak A. , Friedman E. , Fritz A. , Gaisser T. K. , Gallagher J. , Ganster E. , Garrappa S. , Gerhardt L. , Ghorbani K. , Glauch T. , Glüsenkamp T. , Goldschmidt A. , Gonzalez J. G. , Grant D. , Griffith Z. , Günder M. , Gündüz M. , Haack C. , Hallgren A. , Halve L. , Halzen F. , Hanson K. , Hebecker D. , Heereman D. , Helbing K. , Hellauer R. , Henningsen F. , Hickford S. , Hignight J. , Hill G. C. , Hoffman K. D. , Hoffmann R. , Hoinka T. , Hokanson-Fasig B. , Hoshina K. , Huang F. , Huber M. , Hultqvist K. , Hünnefeld M. , Hussain R. , In S. , Iovine N. , Ishihara A. , Jacobi E. , Japaridze G. S. , Jeong M. , Jero K. , Jones B. J. P. , Kang W. , Kappes A. , Kappesser D. , Karg T. , Karl M. , Karle A. , Katz U. , Kauer M. , Keivani A. , Kelley J. L. , Kheirandish A. , Kim J. , Kintscher T. , Kiryluk J. , Kittler T. , Klein S. R. , Koirala R. , Kolanoski H. , Köpke L. , Kopper C. , Kopper S. , Koskinen D. J. , Kowalski M. , Krings K. , Krückl G. , Kulacz N. , Kunwar S. , Kurahashi N. , Kyriacou A. , Labare M. , Lanfranchi J. L. , Larson M. J. , Lauber F. , Lazar J. P. , Leonard K. , Leuermann M. , Liu Q. R. , Lohfink E. , Mariscal C. J. Lozano , Lu L. , Lucarelli F. , Lünemann J. , Luszczak W. , Madsen J. , Maggi G. , Mahn K. B. M. , Makino Y. , Mallot K. , Mancina S. , Mariş I. C. , Maruyama R. , Mase K. , Maunu R. , Meagher K. , Medici M. , Medina A. , Meier M. , Meighen-Berger S. , Menne T. , Merino G. , Meures T. , Miarecki S. , Micallef J. , Momenté G. , Montaruli T. , Moore R. W. , Moulai M. , Nagai R. , Nahnhauer R. , Nakarmi P. , Naumann U. , Neer G. , Niederhausen H. , Nowicki S. C. , Nygren D. R. , Pollmann A. Obertacke , Olivas A. , O’Murchadha A. , O’Sullivan E. , Palczewski T. , Pandya H. , Pankova D. V. , Park N. , Peiffer P. , de los Heros C. Pérez , Pieloth D. , Pinat E. , Pizzuto A. , Plum M. , Price P. B. , Przybylski G. T. , Raab C. , Raissi A. , Rameez M. , Rauch L. , Rawlins K. , Rea I. C. , Reimann R. , Relethford B. , Renzi G. , Resconi E. , Rhode W. , Richman M. , Robertson S. , Rongen M. , Rott C. , Ruhe T. , Ryckbosch D. , Rysewyk D. , Safa I. , Herrera S. E. Sanchez , Sandrock A. , Sandroos J. , Santander M. , Sarkar S. , Sarkar S. , Satalecka K. , Schaufel M. , Schlunder P. , Schmidt T. , Schneider A. , Schneider J. , Schumacher L. , Sclafani S. , Seckel D. , Seunarine S. , Silva M. , Snihur R. , Soedingrekso J. , Soldin D. , Song M. , Spiczak G. M. , Spiering C. , Stachurska J. , Stamatikos M. , Stanev T. , Stasik A. , Stein R. , Stettner J. , Steuer A. , Stezelberger T. , Stokstad R. G. , Stößl A. , Strotjohann N. L. , Stuttard T. , Sullivan G. W. , Sutherland M. , Taboada I. , Tenholt F. , Ter-Antonyan S. , Terliuk A. , Tilav S. , Tomankova L. , Tönnis C. , Toscano S. , Tosi D. , Tselengidou M. , Tung C. F. , Turcati A. , Turcotte R. , Turley C. F. , Ty B. , Unger E. , Elorrieta M. A. Unland , Usner M. , Vandenbroucke J. , Driessche W. Van , Eijk D. van , Eijndhoven N. van , Vanheule S. , Santen J. van , Vraeghe M. , Walck C. , Wallace A. , Wallraff M. , Wandkowsky N. , Watson T. B. , Weaver C. , Weiss M. J. , Weldert J. , Wendt C. , Werthebach J. , Westerhoff S. , Whelan B. J. , Whitehorn N. , Wiebe K. , Wiebusch C. H. , Wille L. , Williams D. R. , Wills L. , Wolf M. , Wood J. , Wood T. R. , Woschnagg K. , Wrede G. , Xu D. L. , Xu X. W. , Xu Y. , Yanez J. P. , Yodh G. , Yoshida S. , Yuan T. ,   IceCube Collaboration
Published: July 2019

Abstract
After the identification of the gamma-ray blazar TXS 0506+056 as the first compelling IceCube neutrino source candidate, we perform a systematic analysis of all high-energy neutrino events satisfying the IceCube realtime trigger criteria. We find one additional known gamma-ray source, the blazar GB6 J1040+0617, in spatial coincidence with a neutrino in this sample. The chance probability of this coincidence is 30% after trial correction. For the first time, we present a systematic study of the gamma-ray flux, spectral and optical variability, and multiwavelength behavior of GB6 J1040+0617 and compare it to TXS 0506+056. We find that TXS 0506+056 shows strong flux variability in the Fermi-Large Area Telescope gamma-ray band, being in an active state around the arrival of IceCube-170922A, but in a low state during the archival IceCube neutrino flare in 2014/15. In both cases the spectral shape is statistically compatible (≤2σ) with the average spectrum showing no indication of a significant relative increase of a high-energy component. While the association of GB6 J1040+0617 with the neutrino is consistent with background expectations, the source appears to be a plausible neutrino source candidate based on its energetics and multiwavelength features, namely a bright optical flare and modestly increased gamma-ray activity. Finding one or two neutrinos originating from gamma-ray blazars in the given sample of high-energy neutrinos is consistent with previously derived limits of neutrino emission from gamma-ray blazars, indicating the sources of the majority of cosmic high-energy neutrinos remain unknown.