Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Année : 2023

Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud

A Acharyya (1) , R Adam (2, 3) , A Aguasca-Cabot (4) , I Agudo (5) , A Aguirre-Santaella (6) , J Alfaro (7) , R Aloisio (8) , R Alves Batista (6) , E Amato (9) , E O Angüner , C Aramo (10) , C Arcaro (11) , K Asano (12) , J Aschersleben (13) , H Ashkar (2) , M Backes (14) , A Baktash (15) , C Balazs (16) , M Balbo (17) , J Ballet (18) , A Bamba (12) , A Baquero Larriva (19) , V Barbosa Martins (20) , U Barres de Almeida (21) , J A Barrio (19) , D Bastieri (11) , P Batista (20) , I Batkovic (11) , J R Baxter (12) , J Becerra González (22) , J Becker Tjus (23) , W Benbow (24, 25) , E Bernardini (11) , M I Bernardos Martín (5) , J Bernete Medrano (26) , A Berti (27) , B Bertucci (28) , V Beshley (29) , P Bhattacharjee (30) , S Bhattacharyya (31) , C Bigongiari (32) , A Biland (33) , E Bissaldi (34) , F Bocchino (35) , P Bordas , J Borkowski , E Bottacini , M Böttcher , F Bradascio , A M Brown , A Bulgarelli , L Burmistrov , S Caroff , A Carosi , E Carquín , S Casanova , E Cascone , F Cassol (36) , M Cerruti , P Chadwick , S Chaty , A Chen , A Chiavassa , L Chytka , V Conforti , J Cortina , A Costa , H Costantini (36) , G Cotter , S Crestan , P Cristofari , F D’ammando , M Dalchenko , F Dazzi , A de Angelis , V de Caprio , E de Gouveia Dal Pino , D de Martino , M de Naurois , V de Souza , M V del Valle , A G Delgado Giler , C Delgado , D Della Volpe , D Depaoli , T Di Girolamo , A Di Piano , F Di Pierro , R Di Tria , L Di Venere , S Diebold , M Doro , D Dumora , V V Dwarkadas , C Eckner , K Egberts , G Emery (36) , J Escudero , D Falceta-Goncalves , E Fedorova , S Fegan , Q Feng , D Ferenc , G Ferrand , E Fiandrini , M Filipovic , V Fioretti , L Foffano , G Fontaine , Y Fukui , D Gaggero , G Galanti , G Galaz , S Gallozzi , V Gammaldi , M Garczarczyk , C Gasbarra , D Gasparrini , A Ghalumyan , M Giarrusso , G Giavitto , N Giglietto , F Giordano , A Giuliani , J -F Glicenstein , P Goldoni , J Goulart Coelho , J Granot , D Green , J G Green , M -H Grondin , O Gueta , D Hadasch , P Hamal , T Hassan , K Hayashi , M Heller , S Hernández Cadena , N Hiroshima , B Hnatyk , R Hnatyk , W Hofmann , J Holder , M Holler , D Horan , P Horvath , M Hrabovsky , M Hütten , M Iarlori , T Inada , F Incardona , S Inoue , F Iocco , M Jamrozy , W Jin , I Jung-Richardt , J Juryšek , D Kantzas , V Karas , H Katagiri , D Kerszberg , Jürgen Knödlseder (37) , N Komin , P Kornecki , K Kosack , G Kowal , H Kubo , A Lamastra , J Lapington , M Lemoine-Goumard , J -P Lenain , F Leone , G Leto , F Leuschner , E Lindfors , T Lohse , S Lombardi , F Longo , R López-Coto , A López-Oramas , S Loporchio , P L Luque-Escamilla , O Macias , P Majumdar , D Mandat , S Mangano , G Manicò , M Mariotti , P Marquez , G Marsella , J Martí , Pierrick Martin (37) , M Martínez , D Mazin , S Menchiari , D M Meyer , D Miceli , M Miceli , J Michałowski , A Mitchell , R Moderski , L Mohrmann , M Molero , E Molina , T Montaruli , A Moralejo , D Morcuende , A Morselli , E Moulin , V Moya , R Mukherjee , K Munari , A Muraczewski , S Nagataki , T Nakamori , A Nayak , J Niemiec , M Nievas , M Nikołajuk , K Nishijima , K Noda , D Nosek , B Novosyadlyj , S Nozaki , M Ohishi , S Ohm , A Okumura , B Olmi , R A Ong , M Orienti , R Orito , M Orlandini , E Orlando , S Orlando , M Ostrowski , I Oya , A Pagliaro , M Palatka , F R Pantaleo , R Paoletti , J M Paredes , N Parmiggiani , B Patricelli , M Pech , M Pecimotika , M Persic , O Petruk , E Pierre , E Pietropaolo , G Pirola , M Pohl , E Prandini , C Priyadarshi , G Pühlhofer , M L Pumo , M Punch , F S Queiroz , A Quirrenbach , S Rainò , R Rando , S Razzaque , A Reimer , O Reimer , T Reposeur , M Ribó , T Richtler , J Rico , F Rieger , M Rigoselli , V Rizi , E Roache , G Rodriguez Fernandez , P Romano , G Romeo , J Rosado , A Rosales de Leon , B Rudak , C Rulten , I Sadeh , T Saito , M Sánchez-Conde , H Sano , A Santangelo , R Santos-Lima , S Sarkar , F G Saturni , A Scherer , P Schovanek , F Schussler , U Schwanke , O Sergijenko , M Servillat , H Siejkowski , C Siqueira , S Spencer , A Stamerra , S Stanič , C Steppa , T Stolarczyk , Y Suda , T Tavernier , M Teshima , Luigi Tibaldo (37) , D F Torres , N Tothill , M Vacula , B Vallage , P Vallania , C van Eldik , M Vázquez Acosta , M Vecchi , S Ventura , S Vercellone , A Viana , C F Vigorito , J Vink , V Vitale , V Vodeb , S Vorobiov , T Vuillaume , S J Wagner , R Walter , M White , A Wierzcholska , M Will , R Yamazaki , L Yang , T Yoshikoshi , M Zacharias , G Zaharijas , D Zavrtanik , M Zavrtanik , A A Zdziarski , V I Zhdanov , K Ziętara , M Živec
1 UA - University of Alabama [Tuscaloosa]
2 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
3 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
4 ICCUB - Institut de Ciencies del Cosmos
5 IAA - Instituto de Astrofísica de Andalucía
6 UAM - Universidad Autónoma de Madrid
7 UC - Pontificia Universidad Católica de Chile
8 LNGS - Laboratori Nazionali del Gran Sasso
9 OAA - INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri
10 INFN, Sezione di Napoli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
11 INFN, Sezione di Padova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
12 Tokyo University of Science [Tokyo]
13 University of Groningen [Groningen]
14 UNAM - University of Namibia
15 UHH - Universität Hamburg
16 Monash College [Melbourne]
17 UNIGE - Université de Genève = University of Geneva
18 CEA - CEA- Saclay
19 UCM - Universidad Complutense de Madrid = Complutense University of Madrid [Madrid]
20 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Zeuthen]
21 CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
22 ULL - Universidad de La Laguna [Tenerife - SP]
23 RUB - Ruhr University Bochum = Ruhr-Universität Bochum
24 Smithsonian Institution
25 Harvard University
26 CIEMAT - Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas
27 MPE - Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
28 INFN, Sezione di Perugia - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
29 Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics
30 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
31 University of Nova Gorica
32 OAR - INAF - Osservatorio Astronomico di Roma
33 IPA - Institute for Particle Physics and Astrophysics [ETH Zürich]
34 INFN, sezione di Bari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Bari
35 OAPa - INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo
36 CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille
37 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
E O Angüner
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M Backes
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A Baktash
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J Ballet
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P Bordas
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J Borkowski
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E Bottacini
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M Böttcher
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F Bradascio
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A M Brown
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A Bulgarelli
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L Burmistrov
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S Caroff
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A Carosi
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E Carquín
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S Casanova
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E Cascone
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M Cerruti
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P Chadwick
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S Chaty
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A Chen
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A Chiavassa
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L Chytka
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V Conforti
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J Cortina
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A Costa
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G Cotter
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P Cristofari
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F D’ammando
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M Dalchenko
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F Dazzi
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A de Angelis
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V de Caprio
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E de Gouveia Dal Pino
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D de Martino
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M de Naurois
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V de Souza
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M V del Valle
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C Delgado
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T Di Girolamo
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Q Feng
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L Foffano
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G Fontaine
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P Romano
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G Romeo
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P Vallania
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V I Zhdanov
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K Ziętara
  • Fonction : Auteur
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  • Fonction : Auteur

Résumé

A deep survey of the Large Magellanic Cloud at ∼0.1–100 TeV photon energies with the Cherenkov Telescope Array is planned. We assess the detection prospects based on a model for the emission of the galaxy, comprising the four known TeV emitters, mock populations of sources, and interstellar emission on galactic scales. We also assess the detectability of 30 Doradus and SN 1987A, and the constraints that can be derived on the nature of dark matter. The survey will allow for fine spectral studies of N 157B, N 132D, LMC P3, and 30 Doradus C, and half a dozen other sources should be revealed, mainly pulsar-powered objects. The remnant from SN 1987A could be detected if it produces cosmic-ray nuclei with a flat power-law spectrum at high energies, or with a steeper index 2.3–2.4 pending a flux increase by a factor of >3–4 over ∼2015–2035. Large-scale interstellar emission remains mostly out of reach of the survey if its >10 GeV spectrum has a soft photon index ∼2.7, but degree-scale 0.1–10 TeV pion-decay emission could be detected if the cosmic-ray spectrum hardens above >100 GeV. The 30 Doradus star-forming region is detectable if acceleration efficiency is on the order of 1−10 per cent of the mechanical luminosity and diffusion is suppressed by two orders of magnitude within <100 pc. Finally, the survey could probe the canonical velocity-averaged cross-section for self-annihilation of weakly interacting massive particles for cuspy Navarro–Frenk–White profiles.
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hal-04300140 , version 1 (22-11-2023)

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Citer

A Acharyya, R Adam, A Aguasca-Cabot, I Agudo, A Aguirre-Santaella, et al.. Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023, 523 (4), pp.5353-5387. ⟨10.1093/mnras/stad1576⟩. ⟨hal-04300140⟩
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