Search for Extended Sources of Neutrino Emission in the Galactic Plane with IceCube
Authors: Abbasi R. , Ackermann M. , Adams J. , Agarwalla S. K. , Aguilar J. A. , Ahlers M. , Alameddine J. M. , Amin N. M. , Andeen K. , Anton G. , Argüelles C. , Ashida Y. , Athanasiadou S. , Axani S. N. , Bai X. , Balagopal A. , Baricevic M. , Barwick S. W. , Basu V. , Bay R. , Beatty J. J. , Becker Tjus J. , Beise J. , Bellenghi C. , Benning C. , BenZvi S. , Berley D. , Bernardini E. , Besson D. Z. , Blaufuss E. , Blot S. , Bontempo F. , Book J. Y. , Boscolo Meneguolo C. , Böser S. , Botner O. , Böttcher J. , Bourbeau E. , Braun J. , Brinson B. , Brostean-Kaiser J. , Burley R. T. , Busse R. S. , Butterfield D. , Campana M. A. , Carloni K. , Carnie-Bronca E. G. , Chattopadhyay S. , Chau N. , Chen C. , Chen Z. , Chirkin D. , Choi S. , Clark B. A. , Classen L. , Coleman A. , Collin G. H. , Connolly A. , Conrad J. M. , Coppin P. , Correa P. , Cowen D. F. , Dave P. , De Clercq C. , DeLaunay J. J. , Delgado D. , Deng S. , Deoskar K. , Desai A. , Desiati P. , de Vries K. D. , de Wasseige G. , DeYoung T. , Diaz A. , Díaz-Vélez J. C. , Dittmer M. , Domi A. , Dujmovic H. , DuVernois M. A. , Ehrhardt T. , Eller P. , Ellinger E. , El Mentawi S. , Elsässer D. , Engel R. , Erpenbeck H. , Evans J. , Evenson P. A. , Fan K. L. , Fang K. , Farrag K. , Fazely A. R. , Fedynitch A. , Feigl N. , Fiedlschuster S. , Finley C. , Fischer L. , Fox D. , Franckowiak A. , Fritz A. , Fürst P. , Gallagher J. , Ganster E. , Garcia A. , Gerhardt L. , Ghadimi A. , Glaser C. , Glauch T. , Glüsenkamp T. , Goehlke N. , Gonzalez J. G. , Goswami S. , Grant D. , Gray S. J. , Gries O. , Griffin S. , Griswold S. , Groth K. M. , Günther C. , Gutjahr P. , Haack C. , Hallgren A. , Halliday R. , Halve L. , Halzen F. , Hamdaoui H. , Minh M. Ha , Hanson K. , Hardin J. , Harnisch A. A. , Hatch P. , Haungs A. , Helbing K. , Hellrung J. , Henningsen F. , Heuermann L. , Heyer N. , Hickford S. , Hidvegi A. , Hill C. , Hill G. C. , Hoffman K. D. , Hori S. , Hoshina K. , Hou W. , Huber T. , Hultqvist K. , Hünnefeld M. , Hussain R. , Hymon K. , In S. , Ishihara A. , Jacquart M. , Janik O. , Jansson M. , Japaridze G. S. , Jeong M. , Jin M. , Jones B. J. P. , Kang D. , Kang W. , Kang X. , Kappes A. , Kappesser D. , Kardum L. , Karg T. , Karl M. , Karle A. , Katz U. , Kauer M. , Kelley J. L. , Zathul A. Khatee , Kheirandish A. , Kiryluk J. , Klein S. R. , Kochocki A. , Koirala R. , Kolanoski H. , Kontrimas T. , Köpke L. , Kopper C. , Koskinen D. J. , Koundal P. , Kovacevich M. , Kowalski M. , Kozynets T. , Krishnamoorthi J. , Kruiswijk K. , Krupczak E. , Kumar A. , Kun E. , Kurahashi N. , Lad N. , Lagunas Gualda C. , Lamoureux M. , Larson M. J. , Latseva S. , Lauber F. , Lazar J. P. , Lee J. W. , DeHolton K. Leonard , Leszczyńska A. , Lincetto M. , Liu Q. R. , Liubarska M. , Lohfink E. , Love C. , Mariscal C. J. Lozano , Lu L. , Lucarelli F. , Luszczak W. , Lyu Y. , Madsen J. , Mahn K. B. M. , Makino Y. , Manao E. , Mancina S. , Sainte W. Marie , Mariş I. C. , Marka S. , Marka Z. , Marsee M. , Martinez-Soler I. , Maruyama R. , Mayhew F. , McElroy T. , McNally F. , Mead J. V. , Meagher K. , Mechbal S. , Medina A. , Meier M. , Merckx Y. , Merten L. , Micallef J. , Mitchell J. , Montaruli T. , Moore R. W. , Morii Y. , Morse R. , Moulai M. , Mukherjee T. , Naab R. , Nagai R. , Nakos M. , Naumann U. , Necker J. , Negi A. , Neumann M. , Niederhausen H. , Nisa M. U. , Noell A. , Novikov A. , Nowicki S. C. , Obertacke Pollmann A. , O’Dell V. , Oehler M. , Oeyen B. , Olivas A. , Orsoe R. , Osborn J. , O’Sullivan E. , Pandya H. , Park N. , Parker G. K. , Paudel E. N. , Paul L. , de los Heros C. Pérez , Peterson J. , Philippen S. , Pizzuto A. , Plum M. , Pontén A. , Popovych Y. , Prado Rodriguez M. , Pries B. , Procter-Murphy R. , Przybylski G. T. , Raab C. , Rack-Helleis J. , Rawlins K. , Rechav Z. , Rehman A. , Reichherzer P. , Renzi G. , Resconi E. , Reusch S. , Rhode W. , Riedel B. , Rifaie A. , Roberts E. J. , Robertson S. , Rodan S. , Roellinghoff G. , Rongen M. , Rott C. , Ruhe T. , Ruohan L. , Ryckbosch D. , Rysewyk D. , Safa I. , Saffer J. , Salazar-Gallegos D. , Sampathkumar P. , Sanchez Herrera S. E. , Sandrock A. , Santander M. , Sarkar S. , Sarkar S. , Savelberg J. , Savina P. , Schaufel M. , Schieler H. , Schindler S. , Schlickmann L. , Schlüter B. , Schlüter F. , Schmeisser N. , Schmidt T. , Schneider J. , Schröder F. G. , Schumacher L. , Schwefer G. , Sclafani S. , Seckel D. , Seikh M. , Seunarine S. , Shah R. , Sharma A. , Shefali S. , Shimizu N. , Silva M. , Skrzypek B. , Smithers B. , Snihur R. , Soedingrekso J. , Søgaard A. , Soldin D. , Soldin P. , Sommani G. , Spannfellner C. , Spiczak G. M. , Spiering C. , Stamatikos M. , Stanev T. , Stezelberger T. , Stürwald T. , Stuttard T. , Sullivan G. W. , Taboada I. , Ter-Antonyan S. , Thiesmeyer M. , Thompson W. G. , Thwaites J. , Tilav S. , Tollefson K. , Tönnis C. , Toscano S. , Tosi D. , Trettin A. , Tung C. F. , Turcotte R. , Twagirayezu J. P. , Ty B. , Unland Elorrieta M. A. , Upadhyay A. K. , Upshaw K. , Valtonen-Mattila N. , Vandenbroucke J. , van Eijndhoven N. , Vannerom D. , van Santen J. , Vara J. , Veitch-Michaelis J. , Venugopal M. , Vereecken M. , Verpoest S. , Veske D. , Vijai A. , Walck C. , Weaver C. , Weigel P. , Weindl A. , Weldert J. , Wendt C. , Werthebach J. , Weyrauch M. , Whitehorn N. , Wiebusch C. H. , Willey N. , Williams D. R. , Wolf A. , Wolf M. , Wrede G. , Xu X. W. , Yanez J. P. , Yildizci E. , Yoshida S. , Young R. , Yu F. , Yu S. , Yuan T. , Zhang Z. , Zhelnin P. , Zimmerman M. ,   IceCube Collaboration
Published: October 2023

Abstract
The Galactic plane, harboring a diffuse neutrino flux, is a particularly interesting target in which to study potential cosmic-ray acceleration sites. Recent gamma-ray observations by HAWC and LHAASO have presented evidence for multiple Galactic sources that exhibit a spatially extended morphology and have energy spectra continuing beyond 100 TeV. A fraction of such emission could be produced by interactions of accelerated hadronic cosmic rays, resulting in an excess of high-energy neutrinos clustered near these regions. Using 10 years of IceCube data comprising track-like events that originate from charged-current muon neutrino interactions, we perform a dedicated search for extended neutrino sources in the Galaxy. We find no evidence for time-integrated neutrino emission from the potential extended sources studied in the Galactic plane. The most significant location, at 2.6σ post-trials, is a 1.°7 sized region coincident with the unidentified TeV gamma-ray source 3HWC J1951+266. We provide strong constraints on hadronic emission from several regions in the galaxy.