תקציר
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.
| שפה מקורית | אנגלית |
|---|---|
| עמודים (מ-עד) | 5353-5387 |
| מספר עמודים | 35 |
| כתב עת | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |
| כרך | 523 |
| מספר גיליון | 4 |
| מזהי עצם דיגיטלי (DOIs) | |
| סטטוס פרסום | פורסם - 1 אוג׳ 2023 |
הערה ביבליוגרפית
Publisher Copyright:© 2023 The Author(s) Published by Oxford University Press on behalf of Royal Astronomical Society.
טביעת אצבע
להלן מוצגים תחומי המחקר של הפרסום 'Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud'. יחד הם יוצרים טביעת אצבע ייחודית.פורמט ציטוט ביבליוגרפי
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ב-: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, כרך 523, מס' 4, 01.08.2023, עמוד 5353-5387.
פרסום מחקרי: פרסום בכתב עת › מאמר › ביקורת עמיתים
TY - JOUR
T1 - Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to TeV photon emission from the Large Magellanic Cloud
AU - Acharyya, A.
AU - Adam, R.
AU - Aguasca-Cabot, A.
AU - Agudo, I.
AU - Aguirre-Santaella, A.
AU - Alfaro, J.
AU - Aloisio, R.
AU - Batista, R. Alves
AU - Amato, E.
AU - Angüner, E. O.
AU - Aramo, C.
AU - Arcaro, C.
AU - Asano, K.
AU - Aschersleben, J.
AU - Ashkar, H.
AU - Backes, M.
AU - Baktash, A.
AU - Balazs, C.
AU - Balbo, M.
AU - Ballet, J.
AU - Bamba, A.
AU - Larriva, A. Baquero
AU - Martins, V. Barbosa
AU - de Almeida, U. Barres
AU - Barrio, J. A.
AU - Bastieri, D.
AU - Batista, P.
AU - Batkovic, I.
AU - Baxter, J. R.
AU - González, J. Becerra
AU - Tjus, J. Becker
AU - Benbow, W.
AU - Bernardini, E.
AU - Martín, M. I.Bernardos
AU - Medrano, J. Bernete
AU - Berti, A.
AU - Bertucci, B.
AU - Beshley, V.
AU - Bhattacharjee, P.
AU - Bhattacharyya, S.
AU - Bigongiari, C.
AU - Biland, A.
AU - Bissaldi, E.
AU - Bocchino, F.
AU - Bordas, P.
AU - Borkowski, J.
AU - Bottacini, E.
AU - Böttcher, M.
AU - Bradascio, F.
AU - Brown, A. M.
AU - Bulgarelli, A.
AU - Burmistrov, L.
AU - Caroff, S.
AU - Carosi, A.
AU - Carquín, E.
AU - Casanova, S.
AU - Cascone, E.
AU - Cassol, F.
AU - Cerruti, M.
AU - Chadwick, P.
AU - Chaty, S.
AU - Chen, A.
AU - Chiavassa, A.
AU - Chytka, L.
AU - Conforti, V.
AU - Cortina, J.
AU - Costa, A.
AU - Costantini, H.
AU - Cotter, G.
AU - Crestan, S.
AU - Cristofari, P.
AU - D'Ammando, F.
AU - Dalchenko, M.
AU - Dazzi, F.
AU - De Angelis, A.
AU - De Caprio, V.
AU - de Gouveia Dal Pino, E. M.
AU - De Martino, D.
AU - de Naurois, M.
AU - de Souza, V.
AU - del Valle, M. V.
AU - Delgado Giler, A. G.
AU - Delgado, C.
AU - della Volpe, D.
AU - Depaoli, D.
AU - Di Girolamo, T.
AU - Di Piano, A.
AU - Di Pierro, F.
AU - Di Tria, R.
AU - Di Venere, L.
AU - Diebold, S.
AU - Doro, M.
AU - Dumora, D.
AU - Dwarkadas, V. V.
AU - Eckner, C.
AU - Egberts, K.
AU - Emery, G.
AU - Escudero, J.
AU - Falceta-Goncalves, D.
AU - Fedorova, E.
AU - Fegan, S.
AU - Feng, Q.
AU - Ferenc, D.
AU - Ferrand, G.
AU - Fiandrini, E.
AU - Filipovic, M.
AU - Fioretti, V.
AU - Foffano, L.
AU - Fontaine, G.
AU - Fukui, Y.
AU - Gaggero, D.
AU - Galanti, G.
AU - Galaz, G.
AU - Gallozzi, S.
AU - Gammaldi, V.
AU - Garczarczyk, M.
AU - Gasbarra, C.
AU - Gasparrini, D.
AU - Ghalumyan, A.
AU - Giarrusso, M.
AU - Giavitto, G.
AU - Giglietto, N.
AU - Giordano, F.
AU - Giuliani, A.
AU - Glicenstein, J. F.
AU - Goldoni, P.
AU - Coelho, J. Goulart
AU - Granot, J.
AU - Green, D.
AU - Green, J. G.
AU - Grondin, M. H.
AU - Gueta, O.
AU - Hadasch, D.
AU - Hamal, P.
AU - Hassan, T.
AU - Hayashi, K.
AU - Heller, M.
AU - Cadena, S. Hernández
AU - Hiroshima, N.
AU - Hnatyk, B.
AU - Hnatyk, R.
AU - Hofmann, W.
AU - Holder, J.
AU - Holler, M.
AU - Horan, D.
AU - Horvath, P.
AU - Hrabovsky, M.
AU - Hütten, M.
AU - Iarlori, M.
AU - Inada, T.
AU - Incardona, F.
AU - Inoue, S.
AU - Iocco, F.
AU - Jamrozy, M.
AU - Jin, W.
AU - Jung-Richardt, I.
AU - Juryšek, J.
AU - Kantzas, D.
AU - Karas, V.
AU - Katagiri, H.
AU - Kerszberg, D.
AU - Knödlseder, J.
AU - Komin, N.
AU - Kornecki, P.
AU - Kosack, K.
AU - Kowal, G.
AU - Kubo, H.
AU - Lamastra, A.
AU - Lapington, J.
AU - Lemoine-Goumard, M.
AU - Lenain, J. P.
AU - Leone, F.
AU - Leto, G.
AU - Leuschner, F.
AU - Lindfors, E.
AU - Lohse, T.
AU - Lombardi, S.
AU - Longo, F.
AU - López-Coto, R.
AU - López-Oramas, A.
AU - Loporchio, S.
AU - Luque-Escamilla, P. L.
AU - Macias, O.
AU - Majumdar, P.
AU - Mandat, D.
AU - Mangano, S.
AU - Manicò, G.
AU - Mariotti, M.
AU - Marquez, P.
AU - Marsella, G.
AU - Martí, J.
AU - Martin, P.
AU - Martínez, M.
AU - Mazin, D.
AU - Menchiari, S.
AU - Meyer, D. M.A.
AU - Miceli, D.
AU - Miceli, M.
AU - Michałowski, J.
AU - Mitchell, A.
AU - Moderski, R.
AU - Mohrmann, L.
AU - Molero, M.
AU - Molina, E.
AU - Montaruli, T.
AU - Moralejo, A.
AU - Morcuende, D.
AU - Morselli, A.
AU - Moulin, E.
AU - Moya, V.
AU - Mukherjee, R.
AU - Munari, K.
AU - Muraczewski, A.
AU - Nagataki, S.
AU - Nakamori, T.
AU - Nayak, A.
AU - Niemiec, J.
AU - Nievas, M.
AU - Nikołajuk, M.
AU - Nishijima, K.
AU - Noda, K.
AU - Nosek, D.
AU - Novosyadlyj, B.
AU - Nozaki, S.
AU - Ohishi, M.
AU - Ohm, S.
AU - Okumura, A.
AU - Olmi, B.
AU - Ong, R. A.
AU - Orienti, M.
AU - Orito, R.
AU - Orlandini, M.
AU - Orlando, E.
AU - Orlando, S.
AU - Ostrowski, M.
AU - Oya, I.
AU - Pagliaro, A.
AU - Palatka, M.
AU - Pantaleo, F. R.
AU - Paoletti, R.
AU - Paredes, J. M.
AU - Parmiggiani, N.
AU - Patricelli, B.
AU - Pech, M.
AU - Pecimotika, M.
AU - Persic, M.
AU - Petruk, O.
AU - Pierre, E.
AU - Pietropaolo, E.
AU - Pirola, G.
AU - Pohl, M.
AU - Prandini, E.
AU - Priyadarshi, C.
AU - Pühlhofer, G.
AU - Pumo, M. L.
AU - Punch, M.
AU - Queiroz, F. S.
AU - Quirrenbach, A.
AU - Rainò, S.
AU - Rando, R.
AU - Razzaque, S.
AU - Reimer, A.
AU - Reimer, O.
AU - Reposeur, T.
AU - Ribó, M.
AU - Richtler, T.
AU - Rico, J.
AU - Rieger, F.
AU - Rigoselli, M.
AU - Rizi, V.
AU - Roache, E.
AU - Fernandez, G. Rodriguez
AU - Romano, P.
AU - Romeo, G.
AU - Rosado, J.
AU - de Leon, A. Rosales
AU - Rudak, B.
AU - Rulten, C.
AU - Sadeh, I.
AU - Saito, T.
AU - Sánchez-Conde, M.
AU - Sano, H.
AU - Santangelo, A.
AU - Santos-Lima, R.
AU - Sarkar, S.
AU - Saturni, F. G.
AU - Scherer, A.
AU - Schovanek, P.
AU - Schussler, F.
AU - Schwanke, U.
AU - Sergijenko, O.
AU - Servillat, M.
AU - Siejkowski, H.
AU - Siqueira, C.
AU - Spencer, S.
AU - Stamerra, A.
AU - Stanič, S.
AU - Steppa, C.
AU - Stolarczyk, T.
AU - Suda, Y.
AU - Tavernier, T.
AU - Teshima, M.
AU - Tibaldo, L.
AU - Torres, D. F.
AU - Tothill, N.
AU - Vacula, M.
AU - Vallage, B.
AU - Vallania, P.
AU - van Eldik, C.
AU - Acosta, M. Vázquez
AU - Vecchi, M.
AU - Ventura, S.
AU - Vercellone, S.
AU - Viana, A.
AU - Vigorito, C. F.
AU - Vink, J.
AU - Vitale, V.
AU - Vodeb, V.
AU - Vorobiov, S.
AU - Vuillaume, T.
AU - Wagner, S. J.
AU - Walter, R.
AU - White, M.
AU - Wierzcholska, A.
AU - Will, M.
AU - Yamazaki, R.
AU - Yang, L.
AU - Yoshikoshi, T.
AU - Zacharias, M.
AU - Zaharijas, G.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zdziarski, A. A.
AU - Zhdanov, V. I.
AU - Ziętara, K.
AU - Živec, M.
N1 - Publisher Copyright: © 2023 The Author(s) Published by Oxford University Press on behalf of Royal Astronomical Society.
PY - 2023/8/1
Y1 - 2023/8/1
N2 - 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.
AB - 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.
KW - Magellanic Clouds
KW - acceleration of particles
KW - dark matter
KW - gamma-rays: general
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85167600749&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1093/mnras/stad1576
DO - 10.1093/mnras/stad1576
M3 - ???researchoutput.researchoutputtypes.contributiontojournal.article???
AN - SCOPUS:85167600749
SN - 0035-8711
VL - 523
SP - 5353
EP - 5387
JO - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
JF - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
IS - 4
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