2012ApJ...754..121F


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2012ApJ...754..121F - Astrophys. J., 754, 121 (2012/August-1)

Constraining the high-energy emission from gamma-ray bursts with Fermi.

FERMI LARGE AREA TELESCOPE TEAM, ACKERMANN M., AJELLO M., BALDINI L., BARBIELLINI G., BARING M.G., BECHTOL K., BELLAZZINI R., BLANDFORD R.D., BLOOM E.D., BONAMENTE E., BORGLAND A.W., BOTTACINI E., BOUVIER A., BRIGIDA M., BUEHLER R., BUSON S., CALIANDRO G.A., CAMERON R.A., CECCHI C., CHARLES E., CHEKHTMAN A., CHIANG J., CIPRINI S., CLAUS R., COHEN-TANUGI J., CUTINI S., D'AMMANDO F., DE PALMA F., DERMER C.D., DO COUTO E SILVA E., DRELL P.S., DRLICA-WAGNER A., FAVUZZI C., FUKAZAWA Y., FUSCO P., GARGANO F., GASPARRINI D., GEHRELS N., GERMANI S., GIGLIETTO N., GIORDANO F., GIROLETTI M., GLANZMAN T., GRANOT J., GRENIER I.A., GROVE J.E., HADASCH D., HANABATA Y., HARDING A.K., HAYS E., HORAN D., JOHANNESSON G., KATAOKA J., KNODLSEDER J., KOCEVSKI D., KUSS M., LANDE J., LONGO F., LOPARCO F., LOVELLETTE M.N., LUBRANO P., MAZZIOTTA M.N., McENERY J., McGLYNN S., MICHELSON P.F., MITTHUMSIRI W., MONZANI M.E., MORETTI E., MORSELLI A., MOSKALENKO I.V., MURGIA S., NAUMANN-GODO M., NORRIS J.P., NUSS E., NYMARK T., OHSUGI T., OKUMURA A., OMODEI N., ORLANDO E., PANETTA J.H., PARENT D., PELASSA V., PESCE-ROLLINS M., PIRON F., PIVATO G., RACUSIN J.L., RAINO S., RANDO R., RAZZAQUE S., REIMER A., REIMER O., RITZ S., RYDE F., SGRO C., SISKIND E.J., SONBAS E., SPANDRE G., SPINELLI P., STAMATIKOS M., STAWARZ L., SUSON D.J., TAKAHASHI H., TANAKA T., THAYER J.G., THAYER J.B., TIBALDO L., TINIVELLA M., TOSTI G., UEHARA T., VANDENBROUCKE J., VASILEIOU V., VIANELLO G., VITALE V., WAITE A.P. (The Fermi Gamma-Ray Burst Monitor Team), CONNAUGHTON V., BRIGGS M.S., GUIREC S., GOLDSTEIN A., BURGESS J.M., BHAT P.N., BISSALDI E., CAMERO-ARRANZ A., FISHMAN J., FITZPATRICK G., FOLEY S., GRUBER D., JENKE P., KIPPEN R.M., KOUVELIOTOU C., McBREEN S., MEEGAN C., PACIESAS W.S., PREECE R., RAU A., TIERNEY D., VAN DER HORST A.J., VON KIENLIN A., WILSON-HODGE C. and XIONG S.

Abstract (from CDS):

We examine 288 gamma-ray bursts (GRBs) detected by the Fermi Gamma-ray Space Telescope's Gamma-ray Burst Monitor (GBM) that fell within the field of view of Fermi's Large Area Telescope (LAT) during the first 2.5 years of observations, which showed no evidence for emission above 100 MeV. We report the photon flux upper limits in the 0.1-10 GeV range during the prompt emission phase as well as for fixed 30 s and 100 s integrations starting from the trigger time for each burst. We compare these limits with the fluxes that would be expected from extrapolations of spectral fits presented in the first GBM spectral catalog and infer that roughly half of the GBM-detected bursts either require spectral breaks between the GBM and LAT energy bands or have intrinsically steeper spectra above the peak of the νFν spectra (Epk). In order to distinguish between these two scenarios, we perform joint GBM and LAT spectral fits to the 30 brightest GBM-detected bursts and find that a majority of these bursts are indeed softer above E pk than would be inferred from fitting the GBM data alone. Approximately 20% of this spectroscopic subsample show statistically significant evidence for a cutoff in their high-energy spectra, which if assumed to be due to γγ attenuation, places limits on the maximum Lorentz factor associated with the relativistic outflow producing this emission. All of these latter bursts have maximum Lorentz factor estimates that are well below the minimum Lorentz factors calculated for LAT-detected GRBs, revealing a wide distribution in the bulk Lorentz factor of GRB outflows and indicating that LAT-detected bursts may represent the high end of this distribution.

Abstract Copyright:

Journal keyword(s): gamma-ray burst: general - gamma rays: general

VizieR on-line data: <Available at CDS (J/ApJ/754/121): table1.dat>

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N Identifier Otype ICRS (J2000)
RA
ICRS (J2000)
DEC
Mag U Mag B Mag V Mag R Mag I Sp type #ref
1850 - 2023
#notes
1 Fermi bn100227067 gB 00 00.0 +00 00           ~ 1 0
2 Fermi bn100924165 gB 00 02 41 +07 00.0           ~ 24 0
3 Fermi bn101214993 gB 00 03 -28.3           ~ 8 0
4 Fermi bn090703329 gB 00 03 +09.7           ~ 13 0
5 Fermi bn100802240 gB 00 09 52.47 +47 45 19.1           ~ 55 0
6 Fermi bn101220864 gB 00 11 +27.2           ~ 6 0
7 Fermi bn100507577 gB 00 11.6 -79 01           ~ 26 0
8 Fermi bn090227310 gB 00 13.2 -43 00           ~ 25 0
9 Fermi bn100107074 gB 00 25.2 -21 14           ~ 9 0
10 Fermi bn100424876 gB 00 31.2 +43 21           ~ 11 0
11 Fermi bn090629543 gB 00 33.9 +17 40           ~ 9 0
12 Fermi bn090621185 gB 00 43 56.80 +61 56 17.6           ~ 54 0
13 SN 2010ma SN* 00 48 55.35 -34 33 59.5           SNIc 139 1
14 Fermi bn090514006 gB 00 49.2 -10 54           ~ 17 0
15 Fermi bn091207333 gB 00 51 -50.2           ~ 11 0
16 Fermi bn081213173 gB 00 51.6 -33 54           ~ 12 0
17 Fermi bn090922539 gB 00 52.4 +74 00           ~ 24 0
18 Fermi bn090426066 gB 01 10.4 -19 12           ~ 11 0
19 Fermi bn090625234 gB 01 21.2 -06 26           ~ 13 0
20 Fermi bn100130729 gB 01 24.8 -24 45           ~ 14 0
21 Fermi bn090308734 gB 01 27.6 -54 18           ~ 20 0
22 Fermi bn081222204 gB 01 30 57.76 -34 05 44.0           ~ 166 0
23 Fermi bn081226509 gB 01 42.0 -47 24           ~ 25 0
24 Fermi bn080912360 gB 01 43.2 -07 12           ~ 13 0
25 Fermi bn101014175 gB 01 47.8 -51 04           ~ 24 0
26 Fermi bn100221368 gB 01 48.5 -17 25           ~ 10 0
27 Fermi bn101017619 gB 01 50 -26.6           ~ 7 0
28 3B 940217 gB 01 56.3 +04 33           ~ 200 0
29 Fermi bn101113483 gB 01 56 +00.2           ~ 8 0
30 Fermi bn091208410 gB 01 57 38.50 +16 52 50.7           ~ 176 0
31 Fermi bn081012549 gB 02 00 44 -17 37.6           ~ 40 0
32 Fermi bn100608382 gB 02 02.2 +20 27           ~ 9 0
33 Fermi bn101116481 gB 02 08 -81.2           ~ 7 0
34 Fermi bn090113778 gB 02 08 16.00 +33 26 08.4           ~ 74 0
35 Fermi bn080808565 gB 02 14.4 +05 24           ~ 10 0
36 SN 2009nz SN* 02 26 19.87 -18 57 08.6           ~ 253 1
37 Fermi bn100517132 gB 02 42.5 -44 19           ~ 9 0
38 Fermi bn091002685 gB 02 44.0 -13 06           ~ 9 0
39 Fermi bn090623913 gB 02 46.8 +01 48           ~ 11 0
40 Fermi bn100926694 gB 02 54 -11.1           ~ 7 0
41 Fermi bn100728439 gB 02 56 13.44 +00 16 51.6           ~ 113 0
42 Fermi bn090926914 gB 03 05 14.30 -38 59 50.9           ~ 124 1
43 Fermi bn100206563 gB 03 08 38.94 +13 09 25.5           ~ 116 0
44 Fermi bn091126389 gB 03 14.9 +28 16           ~ 9 0
45 Fermi bn090819607 gB 03 16.4 -67 06           ~ 11 0
46 Fermi bn100204024 gB 03 23.1 -47 53           ~ 10 0
47 Fermi bn090924625 gB 03 23.2 -68 48           ~ 11 0
48 Fermi bn081107321 gB 03 24.0 +17 06           ~ 18 0
49 Fermi bn090909854 gB 03 36.7 -25 02           ~ 10 0
50 Fermi bn081118876 gB 03 38.4 -43 18           ~ 14 0
51 Fermi bn091221870 gB 03 43 11.40 +23 14 28.0           ~ 58 0
52 Fermi bn081204004 gB 04 13.2 -62 36           ~ 12 0
53 Fermi bn090403314 gB 04 28.4 +47 12           ~ 16 0
54 Fermi bn090712160 gB 04 40 23.2 +22 31 29           ~ 29 0
55 Fermi bn100101988 gB 04 42.6 +18 41           ~ 12 0
56 Fermi bn101127102 gB 04 44 -11.3           ~ 7 0
57 Fermi bn091031500 gB 04 47 -57.5           ~ 29 0
58 Fermi bn080924766 gB 04 51.2 +32 30           ~ 10 0
59 Fermi bn101015558 gB 04 53 +15.5           ~ 8 0
60 Fermi bn090617208 gB 05 15.6 +15 39           ~ 23 0
61 Fermi bn101027230 gB 05 16 +44.0           ~ 7 0
62 Fermi bn100122616 gB 05 16.8 -02 43           ~ 24 0
63 Fermi bn100620119 gB 05 20.4 -51 41           ~ 12 0
64 Fermi bn090612619 gB 05 24.1 +17 43           ~ 15 0
65 Fermi bn090907808 gB 05 24.4 +20 30           ~ 13 0
66 Fermi bn101126198 gB 05 39 -22.6           ~ 16 0
67 Fermi bn090419997 gB 05 54.4 +31 18           ~ 11 0
68 Fermi bn100728095 gB 05 55 02.00 -15 15 20.2           ~ 118 0
69 Fermi bn100429999 gB 05 56.4 -69 58           ~ 10 0
70 Fermi bn100427356 gB 05 56 41 -03 27.7           ~ 23 0
71 Fermi bn090328401 gB 06 02 39.69 -41 52 55.1           ~ 156 1
72 Fermi bn090709630 gB 06 14 05 +64 04.9           ~ 31 0
73 Fermi bn080928628 gB 06 20 16.85 -55 11 59.3           ~ 151 0
74 Fermi bn081101491 gB 06 23 20.70 -00 06 41.5           ~ 34 0
75 Fermi bn080925775 gB 06 24.4 +18 12           ~ 27 0
76 Fermi bn080808772 gB 06 26.8 -14 24           ~ 7 0
77 Fermi bn101112984 gB 06 40 +09.6           ~ 8 0
78 Fermi bn091230260 gB 06 46.1 +00 41           ~ 8 0
79 Fermi bn090519462 gB 07 04 -56.7           ~ 15 0
80 Fermi bn100923844 gB 07 04 +39.6           ~ 8 0
81 Fermi bn090228204 gB 07 07.2 -24 18           ~ 42 0
82 Fermi bn100811781 gB 07 12 +62.2           ~ 8 0
83 Fermi bn090320045 gB 07 13.2 -43 18           ~ 11 0
84 Fermi bn100511035 gB 07 17.2 -04 39           ~ 22 0
85 Fermi bn100301068 gB 07 20.6 -15 41           ~ 10 0
86 Fermi bn090112332 gB 07 23.6 -30 24           ~ 11 0
87 Fermi bn081207680 gB 07 29.6 +70 30           ~ 24 0
88 Fermi bn081223419 gB 07 30.0 +33 12           ~ 17 0
89 Fermi bn100805845 gB 07 31 -35.9           ~ 8 0
90 Fermi bn090701225 gB 07 38.8 -42 04           ~ 13 0
91 Fermi bn100829374 gB 07 42 -04.0           ~ 8 0
92 Fermi bn100201588 gB 07 43 -54.4           ~ 13 0
93 Fermi bn081217983 gB 07 47.2 +26 48           ~ 14 0
94 Fermi bn100516014 gB 07 49.3 +55 08           ~ 1 0
95 Fermi bn100228873 gB 07 52.0 +18 38           ~ 8 0
96 Fermi bn100423244 gB 07 58.7 +05 47           ~ 16 0
97 Fermi bn080916009 gB 07 59 23.24 -56 38 16.8           ~ 338 0
98 Fermi bn090518080 gB 07 59 50 +00 46.7           ~ 45 0
99 Fermi bn100131730 gB 08 01.6 +16 29           ~ 21 0
100 Fermi bn091122163 gB 08 02 -31.1           ~ 10 0
101 Fermi bn090117632 gB 08 06.4 -38 48           ~ 14 0
102 Fermi bn080920268 gB 08 06.4 +08 54           ~ 11 0
103 Fermi bn100718160 gB 08 07 -46.2           ~ 7 0
104 Fermi bn090516137 gB 08 08.8 -71 37           ~ 21 0
105 Fermi bn080824909 gB 08 09.6 -02 48           ~ 15 0
106 Fermi bn100420008 gB 08 14 -04.4           ~ 10 0
107 Fermi bn090429753 gB 08 21 +06.2           ~ 21 0
108 Fermi bn100704149 gB 08 54 33.92 -24 12 09.7           ~ 81 0
109 Fermi bn100212550 gB 08 57.1 +32 13           ~ 13 0
110 Fermi bn090305052 gB 09 00.0 +74 18           ~ 20 0
111 Fermi bn090306245 gB 09 08.0 +57 00           ~ 13 0
112 Fermi bn090516353 gB 09 12 59 -11 50.9           ~ 140 0
113 Fermi bn090711850 gB 09 18.4 -64 44           ~ 13 0
114 Fermi bn090826068 gB 09 22.5 -00 07           ~ 15 0
115 Fermi bn081006604 gB 09 28.0 -67 24           ~ 22 0
116 Fermi bn090519881 gB 09 29 16.20 +00 11 23.9           ~ 80 0
117 Fermi bn101128322 gB 09 42 -35.2           ~ 7 0
118 Fermi bn100503554 gB 09 49.9 +03 58           ~ 15 0
119 Fermi bn100225703 gB 09 51.6 +34 01           ~ 12 0
120 Fermi bn101227536 gB 10 04 -49.4           ~ 8 0
121 Fermi bn100911816 gB 10 05.3 +58 59           ~ 9 1
122 Fermi bn081122614 gB 10 05.6 -02 06           ~ 12 0
123 Fermi bn090708152 gB 10 18 31.70 +26 36 58.7           ~ 31 0
124 Fermi bn101129652 gB 10 23 41 -17 38.7           ~ 30 0
125 Fermi bn100328141 gB 10 23 45 +47 02.0           ~ 15 0
126 Fermi bn090411838 gB 10 24.0 -68 54           ~ 14 0
127 Fermi bn080816503 gB 10 24.8 +42 36           ~ 16 0
128 Fermi bn080830368 gB 10 40.4 +30 48           ~ 16 0
129 Fermi bn090330279 gB 10 40.8 -08 12           ~ 18 0
130 Fermi bn100621529 gB 10 43.4 +14 43           ~ 8 0
131 Fermi bn100919884 gB 10 53 +06.0           ~ 9 0
132 Fermi bn090117640 gB 10 56 01 -58 14.9           ~ 22 0
133 Fermi bn101206036 gB 10 56 -38.1           ~ 7 0
134 Fermi bn100929235 gB 11 05 +62.3           ~ 7 0
135 Fermi bn091220442 gB 11 11.0 +03 55           ~ 11 0
136 Fermi bn101107011 gB 11 13 +22.4           ~ 10 0
137 Fermi bn090626189 gB 11 20 -33.5           ~ 50 0
138 Fermi bn091103912 gB 11 22.8 +11 20           ~ 13 0
139 Fermi bn081006872 gB 11 28.8 -61 00           ~ 13 0
140 Fermi bn081229187 gB 11 30.4 +56 54           ~ 10 0
141 Fermi bn100313288 gB 11 30.8 -52 35           ~ 11 0
142 Fermi bn090309767 gB 11 37.2 -49 30           ~ 11 0
143 Fermi bn101207536 gB 11 43 +08.7           ~ 8 0
144 2B 930131 gB 12 08.2 -08 14           ~ 123 0
145 Fermi bn091107635 gB 12 10 +38.9           ~ 11 0
146 Fermi bn080906212 gB 12 11.2 -06 24           ~ 23 0
147 Fermi bn100313509 gB 12 25.5 +11 43           ~ 8 0
148 Fermi bn091020977 gB 12 31.2 -13 24           ~ 12 0
149 Fermi bn090126227 gB 12 36.8 +34 06           ~ 14 0
150 Fermi bn081115891 gB 12 42.4 +63 18           ~ 9 0
151 Fermi bn090323002 gB 12 42 50.28 +17 03 11.9           ~ 199 1
152 Fermi bn100519204 gB 12 46.0 +57 25           ~ 11 0
153 Fermi bn101204343 gB 12 48 +55.7           ~ 9 0
154 Fermi bn100414097 gB 12 48 30.0 +08 41 35           ~ 108 0
155 Fermi bn081226156 gB 12 52.0 +26 48           ~ 14 0
156 Fermi bn100724029 gB 12 58 10.38 -11 06 09.3           ~ 145 0
157 Fermi bn090304216 gB 13 03.6 -73 24           ~ 12 0
158 Fermi bn091231206 gB 13 08.4 -55 57           ~ 13 0
159 Fermi bn081224887 gB 13 26.8 +75 06           ~ 28 0
160 Fermi bn100301223 gB 13 27.4 +19 50           ~ 11 0
161 Fermi bn090720710 gB 13 31 59 -54 48.0           ~ 24 0
162 Fermi bn091223191 gB 13 32.9 +76 21           ~ 11 0
163 Fermi bn090217206 gB 13 40 -08.4           ~ 51 0
164 Fermi bn090706283 gB 13 40.3 -47 04           ~ 12 0
165 Fermi bn100218194 gB 13 46.6 -11 56           ~ 14 0
166 Fermi bn081230871 gB 13 50.4 -17 18           ~ 12 0
167 Fermi bn081231140 gB 13 54.4 -35 48           ~ 13 0
168 Fermi bn100315361 gB 13 55.6 +30 08           ~ 11 0
169 Fermi bn100325246 gB 13 56.6 -79 06           ~ 11 0
170 Fermi bn090427644 gB 14 00.0 -45 42           ~ 11 0
171 Fermi bn090331681 gB 14 02.0 +03 06           ~ 13 0
172 Fermi bn101208203 gB 14 10 +04.0           ~ 9 0
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174 Fermi bn091017985 gB 14 18 -64.7           ~ 10 0
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178 Fermi bn081102365 gB 15 01.2 +22 00           ~ 23 0
179 Fermi bn091019750 gB 15 04.1 +80 20           ~ 10 0
180 Fermi bn091120191 gB 15 07.2 -21 47           ~ 30 0
181 Fermi bn100527795 gB 15 07.3 +19 47           ~ 11 0
182 Fermi bn090117335 gB 15 09 -41.5           ~ 11 0
183 Fermi bn090917661 gB 15 21 -11.7           ~ 11 0
184 Fermi bn090529310 gB 15 24.8 +32 12           ~ 14 0
185 Fermi bn100719825 gB 15 26 +18.6           ~ 8 0
186 Fermi bn080825593 gB 15 28.8 -04 54           ~ 64 0
187 Fermi bn081225257 gB 15 36.4 -64 36           ~ 11 0
188 Fermi bn090620400 gB 15 49.4 +61 09           ~ 27 0
189 Fermi bn090320418 gB 15 52.0 -46 30           ~ 12 0
190 Fermi bn100910818 gB 15 52.4 -34 37           ~ 14 0
191 Fermi bn090726218 gB 15 54.8 +32 30           ~ 10 0
192 Fermi bn100722096 gB 15 55.1 -15 37           ~ 10 0
193 Fermi bn101025146 gB 16 01 -08.5           ~ 5 0
194 Fermi bn101227406 gB 16 02 -24.5           ~ 10 0
195 Fermi bn101220576 gB 16 06 +46.1           ~ 7 0
196 Fermi bn080806896 gB 16 07.2 +46 42           ~ 14 0
197 Fermi bn100112418 gB 16 08.6 -77 32           ~ 9 0
198 Fermi bn090718720 gB 16 15.0 -06 41           ~ 11 0
199 Fermi bn100210101 gB 16 17.5 +16 05           ~ 10 0
200 Fermi bn090717111 gB 16 27.8 +22 58           ~ 13 0
201 Fermi bn100111176 gB 16 28 11.60 +15 33 02.3           ~ 44 0
202 Fermi bn091109895 gB 16 30.9 +42 19           ~ 12 0
203 Fermi bn100604287 gB 16 33.2 -73 11           ~ 12 0
204 Fermi bn091030613 gB 16 36.0 +23 32           ~ 10 0
205 Fermi bn090815946 gB 16 45 +52.9           ~ 11 0
206 Fermi bn091003191 gB 16 46 04.680 +36 37 31.08           ~ 112 0
207 Fermi bn090531775 gB 16 48 15.0 -36 01 27           ~ 50 0
208 Fermi bn090207777 gB 16 50.8 +34 54           ~ 17 0
209 Fermi bn091202072 gB 17 01.3 +01 26           ~ 11 0
210 Fermi bn090621417 gB 17 10.0 -28 28           ~ 13 0
211 Fermi bn100820373 gB 17 15 -18.5           ~ 9 0
212 Fermi bn081003644 gB 17 16.4 +35 24           ~ 12 0
213 Fermi bn100208386 gB 17 21.0 +27 32           ~ 9 0
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215 Fermi bn100417166 gB 17 25.2 +50 23           ~ 9 0
216 Fermi bn100905907 gB 17 30 +13.1           ~ 8 0
217 Fermi bn090418816 gB 17 31.2 -28 12           ~ 11 0
218 Fermi bn090902462 gB 17 39 45.26 +27 19 28.1           ~ 357 0
219 Fermi bn101101899 gB 17 44 -29.0           ~ 7 0
220 Fermi bn090413122 gB 17 46.0 -09 12           ~ 12 0
221 Fermi bn090129880 gB 17 56 25.10 -32 47 34.8           ~ 32 0
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223 Fermi bn100605774 gB 18 13.7 -67 36           ~ 9 0
224 Fermi bn090202347 gB 18 17.2 -02 00           ~ 18 0
225 Fermi bn090811696 gB 18 28.2 +22 13           ~ 12 0
226 Fermi bn090522344 gB 18 30.8 +19 36           ~ 14 0
227 Fermi bn091115177 gB 18 37.5 +68 02           ~ 12 0
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229 Fermi bn090319622 gB 18 53.2 -08 54           ~ 15 0
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232 Fermi bn090713020 gB 18 59.2 -03 20           ~ 14 0
233 Fermi bn080905499 gB 19 10 39.10 -18 51 55.4           ~ 156 0
234 Fermi bn101224578 gB 19 16 -55.2           ~ 8 0
235 Fermi bn100725475 gB 19 20 07 +76 57.3           ~ 47 0
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237 Fermi bn100401297 gB 19 23 15 -08 15.4           ~ 23 0
238 Fermi bn101013412 gB 19 28 -49.6           ~ 9 0
239 Fermi bn091219462 gB 19 38.0 +71 55           ~ 11 0
240 Fermi bn090422150 gB 19 38 59.92 +40 23 04.0           ~ 40 0
241 Fermi bn090704783 gB 19 46 +25.9           ~ 9 0
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265 Fermi bn090520832 gB 22 08.0 +43 12           ~ 10 0
266 Fermi bn090814368 gB 22 10 +58.9           ~ 13 0
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268 Fermi bn100327405 gB 22 19.7 -05 50           ~ 1 0
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270 Fermi bn081122520 gB 22 36.4 +40 00           ~ 22 0
271 Fermi bn091024380 gB 22 37 +56.9           ~ 119 0
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