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The dwarf spheroidal galaxies (dSphs) orbiting the Milky Way are widely regarded as systems supported by velocity dispersion against self-gravity, and as prime targets for the search for indirect dark matter (DM) signatures in the GeV-to-TeV γ -ray range owing to their lack of astrophysical γ -ray background. We present forecasts of the sensitivity of the forthcoming Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) to annihilating or decaying DM signals in these targets. An original selection of candidates is performed from the current catalogue of known objects, including both classical and ultrafaint dSphs. For each, the expected DM content is derived using the most comprehensive photometric and spectroscopic data available, within a consistent framework of analysis. This approach enables the derivation of novel astrophysical factor profiles for indirect DM searches, which are compared with results from the literature. From an initial sample of 64 dSphs, eight promising targets are identified – Draco I, Coma Berenices, Ursa Major II, Ursa Minor, and Willman 1 in the North, Reticulum II, Sculptor, and Sagittarius II in the South – for which different DM density models yield consistent expectations, leading to robust predictions. CTAO is expected to provide the strongest limits above ∼10 TeV, reaching velocity-averaged annihilation cross sections of ∼ 5 × 10−25 cm3 s−1 and decay lifetimes up to ∼ 1026 s for combined limits. The dominant uncertainties arise from the imprecise determination of the DM content, particularly for ultrafaint dSphs. Observation strategies are proposed that optimize either deep exposures of the best candidates or diversified target selections.
| שפה מקורית | אנגלית |
|---|---|
| עמודים (מ-עד) | 2946-2986 |
| מספר עמודים | 41 |
| כתב עת | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |
| כרך | 544 |
| מספר גיליון | 3 |
| מזהי עצם דיגיטלי (DOIs) | |
| סטטוס פרסום | פורסם - 1 דצמ׳ 2025 |
הערה ביבליוגרפית
Publisher Copyright:© The Author(s) 2025.
טביעת אצבע
להלן מוצגים תחומי המחקר של הפרסום 'Prospects for dark matter observations in dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array Observatory'. יחד הם יוצרים טביעת אצבע ייחודית.פורמט ציטוט ביבליוגרפי
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ב-: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, כרך 544, מס' 3, 01.12.2025, עמוד 2946-2986.
פרסום מחקרי: פרסום בכתב עת › מאמר › ביקורת עמיתים
TY - JOUR
T1 - Prospects for dark matter observations in dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array Observatory
AU - Abe, K.
AU - Abe, S.
AU - Abhir, J.
AU - Abhishek, A.
AU - Acero, F.
AU - Acharyya, A.
AU - Adam, R.
AU - Aguasca-Cabot, A.
AU - Agudo, I.
AU - Aguirre-Santaella, A.
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AU - Alfaro, R.
AU - Alispach, C.
AU - Alves Batista, R.
AU - Amans, J. P.
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AU - Ambrosino, D.
AU - Ambrosino, F.
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AU - Antonelli, L. A.
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AU - Asano, K.
AU - Ascasibar, Y.
AU - Augusto Stuani, L.
AU - Backes, M.
AU - Balazs, C.
AU - Balbo, M.
AU - Baquero Larriva, A.
AU - Barbosa Martins, V.
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AU - Barrios-Jiménez, L.
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AU - Batzofin, R.
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AU - Chen, Y.
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AU - Curtis-Ginsberg, Z.
AU - D’Amico, G.
AU - D’Ammando, F.
AU - David, L.
AU - Dazzi, F.
AU - De Angelis, A.
AU - de Bony de Lavergne, M.
AU - De Frondat Laadim, F.
AU - de Gouveia Dal Pino, E. M.
AU - De Lotto, B.
AU - de Naurois, M.
AU - De Palma, G.
AU - de Souza, V.
AU - Del Burgo, R.
AU - del Peral, L.
AU - del Valle, M. V.
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AU - della Volpe, D.
AU - Depaoli, D.
AU - Di Girolamo, T.
AU - Di Piano, A.
AU - Di Pierro, F.
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AU - Di Venere, L.
AU - Diebold, S.
AU - Dinesh, A.
AU - Djuvsland, J.
AU - Donini, A.
AU - Dörner, J.
AU - Doro, M.
AU - Duangchan, C.
AU - Ducci, L.
AU - Dwarkadas, V. V.
AU - Ebr, J.
AU - Eckner, C.
AU - Egberts, K.
AU - Elsässer, D.
AU - Emery, G.
AU - Escañuela Nieves, C.
AU - Escarate, P.
AU - Escobar Godoy, M.
AU - Esposito, P.
AU - Ettori, S.
AU - Falceta-Goncalves, D.
AU - Fedorova, E.
AU - Fegan, S.
AU - Feng, Q.
AU - Ferrand, G.
AU - Ferrarotto, F.
AU - Fiandrini, E.
AU - Fiasson, A.
AU - Filipovic, M.
AU - Fioretti, V.
AU - Foffano, L.
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AU - Fukazawa, Y.
AU - Fukui, Y.
AU - Furniss, A.
AU - Galanti, G.
AU - Galaz, G.
AU - Gallozzi, S.
AU - Gammaldi, V.
AU - García Soto, S.
AU - Garczarczyk, M.
AU - Gasbarra, C.
AU - Gasparrini, D.
AU - Gaug, M.
AU - Germani, S.
AU - Ghalumyan, A.
AU - Gianotti, F.
AU - Giesbrecht Formiga Paiva, J. G.
AU - Giglietto, N.
AU - Giordano, F.
AU - Giuffrida, R.
AU - Glicenstein, J. F.
AU - Glombitza, J.
AU - Goldoni, P.
AU - González, J. M.
AU - Goulart Coelho, J.
AU - Gradetzke, T.
AU - Granot, J.
AU - Gréaux, L.
AU - Green, D.
AU - Green, J. G.
AU - Grolleron, G.
AU - Guedes, L. M.V.
AU - Gueta, O.
AU - Hadasch, D.
AU - Hamal, P.
AU - Hanlon, W.
AU - Hara, S.
AU - Harvey, V. M.
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AU - Hayashi, K.
AU - Heß, B.
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AU - Heller, M.
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AU - Hnatyk, B.
AU - Hnatyk, R.
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AU - Hofmann, W.
AU - Horan, D.
AU - Horvath, P.
AU - Hrupec, D.
AU - Hussain, S.
AU - Iarlori, M.
AU - Inada, T.
AU - Incardona, F.
AU - Inoue, S.
AU - Inoue, Y.
AU - Iocco, F.
AU - Iuliano, A.
AU - Jahanvi,
AU - Jamrozy, M.
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AU - Jankowsky, F.
AU - Jarnot, C.
AU - Jaroschewski, I.
AU - Jean, P.
AU - Jiménez Martínez, I.
AU - Jin, W.
AU - Jurysek, J.
AU - Kalekin, O.
AU - Karas, V.
AU - Kataoka, J.
AU - Kaufmann, S.
AU - Kazanas, D.
AU - Keita, T.
AU - Kerszberg, D.
AU - Kieda, D. B.
AU - Kissmann, R.
AU - Kluźniak, W.
AU - Kohri, K.
AU - Kolar, D.
AU - Komin, N.
AU - Kornecki, P.
AU - Kowal, G.
AU - Kubo, H.
AU - Kushida, J.
AU - La Barbera, A.
AU - La Palombara, N.
AU - Lacave, B.
AU - Láinez, M.
AU - Lamastra, A.
AU - Lapington, J.
AU - Lazarević, S.
AU - Lenain, J. P.
AU - Leone, F.
AU - Leonora, E.
AU - Li, Y.
AU - Lindfors, E.
AU - Linhoff, M.
AU - Lombardi, S.
AU - Longo, F.
AU - López-Coto, R.
AU - López-Moya, M.
AU - López-Oramas, A.
AU - Loporchio, S.
AU - Lozano Bahilo, J.
AU - Luciani, H.
AU - Luque-Escamilla, P. L.
AU - Lyard, E.
AU - Macias, O.
AU - Mackey, J.
AU - Majumdar, P.
AU - Malyshev, D.
AU - Mandat, D.
AU - Mangano, S.
AU - Manicò, G.
AU - Marchetti, A.
AU - Mariotti, M.
AU - Márquez, I.
AU - Marsella, G.
AU - Martín Domínguez, D.
AU - Martínez, G. A.
AU - Martínez, M.
AU - Martinez, O.
AU - Mazin, D.
AU - Mello, A. J.T.S.
AU - Méndez Gallego, J.
AU - Menon, S.
AU - Mereghetti, S.
AU - Meyer, D. M.A.
AU - Meyer, M.
AU - Miceli, D.
AU - Miceli, M.
AU - Michailidis, M.
AU - Miener, T.
AU - Miranda, J. M.
AU - Mitchell, A.
AU - Molero, M.
AU - Molfese, C.
AU - Molina Delicado, M.
AU - Molina, E.
AU - Montaruli, T.
AU - Moralejo, A.
AU - Moreno Ramos, A.
AU - Morselli, A.
AU - Moulin, E.
AU - Moya Zamanillo, V.
AU - Munari, K.
AU - Murach, T.
AU - Muraczewski, A.
AU - Muraishi, H.
AU - Nakamori, T.
AU - Nemmen, R.
AU - Neto, J. P.
AU - Niemiec, J.
AU - Nieto, D.
AU - Nievas Rosillo, M.
AU - Nikołajuk, M.
AU - Nishijima, K.
AU - Noda, K.
AU - Nosek, D.
AU - Novotny, V.
AU - Nozaki, S.
AU - Okumura, A.
AU - Olive, J. F.
AU - Ong, R. A.
AU - Orito, R.
AU - Orlandini, M.
AU - Orlando, E.
AU - Orlando, S.
AU - Otero-Santos, J.
AU - Oya, I.
AU - Ozlati Moghadam, M.
AU - Pagliaro, A.
AU - Palatiello, M.
AU - Pandey, A.
AU - Panebianco, G.
AU - Paneque, D.
AU - Pantaleo, F. R.
AU - Paoletti, R.
AU - Paredes, J. M.
AU - Parmiggiani, N.
AU - Patricelli, B.
AU - Pech, M.
AU - Pecimotika, M.
AU - Peresano, M.
AU - Pérez Aguilera, A.
AU - Pérez-Romero, J.
AU - Peron, G.
AU - Perrotta, F.
AU - Persic, M.
AU - Petruk, O.
AU - Pfeifle, F.
AU - Pietropaolo, E.
AU - Pinchbeck, L.
AU - Pintore, F.
AU - Pirola, G.
AU - Pittori, C.
AU - Podobnik, F.
AU - Pohl, M.
AU - Poireau, V.
AU - Pollet, V.
AU - Ponti, G.
AU - Pozo González, C.
AU - Prandini, E.
AU - Principe, G.
AU - Prouza, M.
AU - Pueschel, E.
AU - Pühlhofer, G.
AU - Pumo, M. L.
AU - Quirrenbach, A.
AU - Rainò, S.
AU - Rando, R.
AU - Recchia, S.
AU - Regeard, M.
AU - Reimer, A.
AU - Reimer, O.
AU - Reis, I.
AU - Reisenegger, A.
AU - Rhode, W.
AU - Ribó, M.
AU - Ricci, C.
AU - Richtler, T.
AU - Rico, J.
AU - Rieger, F.
AU - Riitano, L.
AU - Ríos, C.
AU - Rizi, V.
AU - Roache, E.
AU - Rodríguez-Fernández, G.
AU - Rodríguez Frías, M. D.
AU - Rodríguez-Vázquez, J. J.
AU - Romano, P.
AU - Romeo, G.
AU - Rosado, J.
AU - Rosales de Leon, A.
AU - Rowell, G.
AU - Roy, A.
AU - Rudak, B.
AU - Ruina, A.
AU - Ruiz-Velasco, E.
AU - Queiroz, F. S.
AU - Sadeh, I.
AU - Saha, L.
AU - Salzmann, H.
AU - Sánchez-Conde, M.
AU - Sangiorgi, P.
AU - Sano, H.
AU - Santos-Lima, R.
AU - Sapienza, V.
AU - Sarkar, S.
AU - Saturni, F. G.
AU - Savarese, S.
AU - Savchenko, V.
AU - Scherer, A.
AU - Schiavone, F.
AU - Schipani, P.
AU - Schussler, F.
AU - Sengupta, D.
AU - Sergijenko, O.
AU - Sguera, V.
AU - Siejkowski, H.
AU - Silvestri, G.
AU - Simongini, A.
AU - Siqueira, C.
AU - Sliusar, V.
AU - Sofia, I.
AU - Sol, H.
AU - Spiga, D.
AU - Spinello, S.
AU - Stamerra, A.
AU - Stanič, S.
AU - Starecki, T.
AU - Starling, R.
AU - Stolarczyk, T.
AU - Suda, Y.
AU - Tajima, H.
AU - Takahashi, M.
AU - Takeishi, R.
AU - Tanaka, S. J.
AU - Tejedor, L. A.
AU - Teshima, M.
AU - Testa, V.
AU - Tian, W. W.
AU - Tibaldo, L.
AU - Tibolla, O.
AU - Tingay, S. J.
AU - Tombesi, F.
AU - Tonev, D.
AU - Torradeflot, F.
AU - Torres, D. F.
AU - Tothill, N.
AU - Tramacere, A.
AU - Travnicek, P.
AU - Trois, A.
AU - Truzzi, S.
AU - Tutone, A.
AU - Vacula, M.
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AU - Ventura, S.
AU - Vercellone, S.
AU - Verna, G.
AU - Viale, I.
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AU - Viaux, N.
AU - Vigliano, A.
AU - Vignatti, J.
AU - Vigorito, C. F.
AU - Visentin, E.
AU - Vitale, V.
AU - Voitsekhovskyi, V.
AU - Vorobiov, S.
AU - Voutsinas, G.
AU - Walter, R.
AU - Wechakama, M.
AU - White, M.
AU - Wierzcholska, A.
AU - Wohlleben, F.
AU - Xotta, F.
AU - Yamazaki, R.
AU - Yao, Y.
AU - Yoshikoshi, T.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zech, A.
AU - Zhang, W.
AU - Zhdanov, V. I.
AU - Živec, M.
AU - Zuriaga-Puig, J.
N1 - Publisher Copyright: © The Author(s) 2025.
PY - 2025/12/1
Y1 - 2025/12/1
N2 - The dwarf spheroidal galaxies (dSphs) orbiting the Milky Way are widely regarded as systems supported by velocity dispersion against self-gravity, and as prime targets for the search for indirect dark matter (DM) signatures in the GeV-to-TeV γ -ray range owing to their lack of astrophysical γ -ray background. We present forecasts of the sensitivity of the forthcoming Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) to annihilating or decaying DM signals in these targets. An original selection of candidates is performed from the current catalogue of known objects, including both classical and ultrafaint dSphs. For each, the expected DM content is derived using the most comprehensive photometric and spectroscopic data available, within a consistent framework of analysis. This approach enables the derivation of novel astrophysical factor profiles for indirect DM searches, which are compared with results from the literature. From an initial sample of 64 dSphs, eight promising targets are identified – Draco I, Coma Berenices, Ursa Major II, Ursa Minor, and Willman 1 in the North, Reticulum II, Sculptor, and Sagittarius II in the South – for which different DM density models yield consistent expectations, leading to robust predictions. CTAO is expected to provide the strongest limits above ∼10 TeV, reaching velocity-averaged annihilation cross sections of ∼ 5 × 10−25 cm3 s−1 and decay lifetimes up to ∼ 1026 s for combined limits. The dominant uncertainties arise from the imprecise determination of the DM content, particularly for ultrafaint dSphs. Observation strategies are proposed that optimize either deep exposures of the best candidates or diversified target selections.
AB - The dwarf spheroidal galaxies (dSphs) orbiting the Milky Way are widely regarded as systems supported by velocity dispersion against self-gravity, and as prime targets for the search for indirect dark matter (DM) signatures in the GeV-to-TeV γ -ray range owing to their lack of astrophysical γ -ray background. We present forecasts of the sensitivity of the forthcoming Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) to annihilating or decaying DM signals in these targets. An original selection of candidates is performed from the current catalogue of known objects, including both classical and ultrafaint dSphs. For each, the expected DM content is derived using the most comprehensive photometric and spectroscopic data available, within a consistent framework of analysis. This approach enables the derivation of novel astrophysical factor profiles for indirect DM searches, which are compared with results from the literature. From an initial sample of 64 dSphs, eight promising targets are identified – Draco I, Coma Berenices, Ursa Major II, Ursa Minor, and Willman 1 in the North, Reticulum II, Sculptor, and Sagittarius II in the South – for which different DM density models yield consistent expectations, leading to robust predictions. CTAO is expected to provide the strongest limits above ∼10 TeV, reaching velocity-averaged annihilation cross sections of ∼ 5 × 10−25 cm3 s−1 and decay lifetimes up to ∼ 1026 s for combined limits. The dominant uncertainties arise from the imprecise determination of the DM content, particularly for ultrafaint dSphs. Observation strategies are proposed that optimize either deep exposures of the best candidates or diversified target selections.
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SN - 0035-8711
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