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

Acharyya, A.; Bigongiari, C.; Servillat, M.; Teshima, M.; Vázquez Acosta, M.; Aguasca-Cabot, A.; Hayashi, K.; Cadena, S. Hernández; Fernandez, G. Rodriguez; Carosi, A.; Goldoni, P.; Vodeb, V.; Kowal, G.; Moulin, E.; Orlandini, M.; Pagliaro, A.; Prandini, E.; Jin, W.; Suda, Y.; Falceta-Goncalves, D.; Burmistrov, L.; Cascone, E.; Molero, M.; Costa, A.; Bradascio, F.; Reimer, O.; Chaty, S.; Reimer, A.; López-Oramas, A.; Cassol, F.; Siejkowski, H.; Majumdar, P.; Priyadarshi, C.; Batista, P.; Luque-Escamilla, P. L.; Bhattacharjee, P.; Rainò, S.; Nievas, M.; Gasbarra, C.; Santangelo, A.; Heller, M.; van Eldik, C.; Gallozzi, S.; Holder, J.; Fukui, Y.; De Martino, D.; Zavrtanik, D.; Diebold, S.; Conforti, V.; Lohse, T.; Ohm, S.; Marsella, G.; Petruk, O.; Depaoli, D.; Ghalumyan, A.; Iarlori, M.; Hnatyk, R.; Grondin, M.-H.; Saito, T.; Lenain, J.-P.; Arcaro, C.; Martí, J.; Martin, P.; Gammaldi, V.; Chadwick, P.; Hnatyk, B.; Cristofari, P.; Hadasch, D.; Granot, J.; Nayak, A.; Razzaque, S.; Inoue, S.; Tothill, N.; Orlando, S.; Böttcher, M.; Vuillaume, T.; Horan, D.; Emery, G.; Patricelli, B.; de Leon, A. Rosales; Backes, M.; Baxter, J. R.; Galanti, G.; Pietropaolo, E.; Munari, K.; Crestan, S.; Punch, M.; Berti, A.; de Almeida, U. Barres; Miceli, M.; Kantzas, D.; Hofmann, W.; Montaruli, T.; Katagiri, H.; Vercellone, S.; Kosack, K.; Tavernier, T.; Escudero, J.; Rando, R.; Gueta, O.; Ferenc, D.; Lemoine-Goumard, M.; de Souza, V.; Giuliani, A.; Yamazaki, R.; Angüner, E. O.; Coelho, J. Goulart; Becker Tjus, J.; Asano, K.; Chiavassa, A.; Sergĳenko, O.; Giglietto, N.; Wagner, S. J.; Horvath, P.; Sánchez-Conde, M.; Lindfors, E.; Egberts, K.; Pech, M.; Ballet, J.; Di Tria, R.; Balazs, C.; del Valle, M. V.; Macias, O.; Martín, M. I. Bernardos; Palatka, M.; D'Ammando, F.; Cotter, G.; Gaggero, D.; della Volpe, D.; Chytka, L.; Steppa, C.; Benbow, W.; De Angelis, A.; Di Pierro, F.; Rudak, B.; Roache, E.; Longo, F.; Aschersleben, J.; Nikołajuk, M.; Bastieri, D.; Cherenkov Telescope Array Collaboration; Rosado, J.; Kornecki, P.; Queiroz, F. S.; Galaz, G.; Pumo, M. L.; Meyer, D. M.-A.; Bulgarelli, A.; Dalchenko, M.; Schwanke, U.; Aramo, C.; Molina, E.; Doro, M.; Filipovic, M.; González, J. Becerra; Bamba, A.; Moya, V.; Fontaine, G.; Ferrand, G.; Noda, K.; Lombardi, S.; López-Coto, R.; Miceli, D.; Vitale, V.; Alfaro, J.; Costantini, H.; Paredes, J. M.; Batkovic, I.; Orlando, E.; Okumura, A.; Pohl, M.; Mazin, D.; Di Venere, L.; Adam, R.; Olmi, B.; Amato, E.; Garczarczyk, M.; Di Girolamo, T.; Lapington, J.; Eckner, C.; Jung-Richardt, I.; Paoletti, R.; Bordas, P.; Knödlseder, J.; Sarkar, S.; Siqueira, C.; Marquez, P.; Bissaldi, E.; Rieger, F.; Morselli, A.; Zavrtanik, M.; Fioretti, V.; Leone, F.; Ohishi, M.; Mariotti, M.; Medrano, J. Bernete; Giarrusso, M.; Pierre, E.; Loporchio, S.; Bocchino, F.; Kubo, H.; Vallage, B.; Karas, V.; Giavitto, G.; Nakamori, T.; Moderski, R.; Vink, J.; Stamerra, A.; Mandat, D.; Rigoselli, M.; Mangano, S.; Santos-Lima, R.; Ribó, M.; Rizi, V.; Pantaleo, F. R.; Saturni, F. G.; Chen, A.; Bernardini, E.; Casanova, S.; Hassan, T.; Walter, R.; Torres, D. F.; Dazzi, F.; Incardona, F.; Ashkar, H.; Schovanek, P.; Zacharias, M.; Fegan, S.; Tibaldo, L.; White, M.; Ventura, S.; De Caprio, V.; Zaharĳas, G.; Holler, M.; Pühlhofer, G.; Brown, A. M.; Nozaki, S.; de Gouveia Dal Pino, E. M.; Niemiec, J.; Juryšek, J.; Pecimotika, M.; Lamastra, A.; Ostrowski, M.; Dumora, D.; Komin, N.; Carquín, E.; Vigorito, C. F.; Ong, R. A.; Green, D.; Caroff, S.; Aloisio, R.; Giordano, F.; Rulten, C.; Leuschner, F.; de Naurois, M.; Bottacini, E.; Vorobiov, S.; Larriva, A. Baquero; Vacula, M.; Hütten, M.; Manicò, G.; Baktash, A.; Delgado, C.; Yoshikoshi, T.; Hamal, P.; Nagataki, S.; Jamrozy, M.; Hiroshima, N.; Hrabovsky, M.; Romano, P.; Michałowski, J.; Mukherjee, R.; Barbosa Martins, V.; Viana, A.; Pirola, G.; Rico, J.; Mohrmann, L.; Mitchell, A.; Bertucci, B.; Fiandrini, E.; Nosek, D.; Kerszberg, D.; Biland, A.; Yang, L.; Dwarkadas, V. V.; Sadeh, I.; Inada, T.; Orienti, M.; Foffano, L.; Leto, G.; Feng, Q.; Aguirre-Santaella, A.; Reposeur, T.; Novosyadlyj, B.; Cortina, J.; Oya, I.; Wierzcholska, A.; Schussler, F.; Morcuende, D.; Muraczewski, A.; Vecchi, M.; Balbo, M.; Will, M.; Quirrenbach, A.; Parmiggiani, N.; Vallania, P.; Sano, H.; Borkowski, J.; Fedorova, E.; Cerruti, M.; Iocco, F.; Persic, M.; Menchiari, S.; Di Piano, A.; Scherer, A.; Bhattacharyya, S.; Spencer, S.; Martínez, M.; Nishĳima, K.; Stolarczyk, T.; Beshley, V.; Stanič, S.; Barrio, J. A.; Orito, R.; Green, J. G.; Romeo, G.; Moralejo, A.; Agudo, I.; Richtler, T.; Gasparrini, D.; Glicenstein, J.-F.; Alves Batista, R.; Giler, A. G. Delgado

Preprint

PUBDB-2023-03711

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

Acharyya, A. ; Adam, R. ; Aguasca-Cabot, A. ; Agudo, I. ; Aguirre-Santaella, A. ; Alfaro, J. ; Aloisio, R. ; Alves Batista, R. ; Amato, E. ; Angüner, E. O. ; Aramo, C. ; Arcaro, C. ; Asano, K. ; Aschersleben, J. ; Ashkar, H. ; Backes, M. ; Baktash, A. ; Balazs, C. ; Balbo, M. ; Ballet, J. ; Bamba, A. ; Larriva, A. B. ; Barbosa Martins, V.DESY* ; de Almeida, U. B. ; Barrio, J. A. ; Bastieri, D. ; Batista, P.DESY* ; Batkovic, I. ; Baxter, J. R. ; González, J. B. ; Becker Tjus, J. ; Benbow, W. ; Bernardini, E. ; Martín, M. I. B. ; Medrano, J. B. ; Berti, A. ; Bertucci, B. ; Beshley, V. ; Bhattacharjee, P. ; Bhattacharyya, S. ; Bigongiari, C. ; Biland, A. ; Bissaldi, E. ; Bocchino, F. ; Bordas, P. ; Borkowski, J. ; Bottacini, E. ; Böttcher, M. ; Bradascio, F. ; Brown, A. M. ; Bulgarelli, A. ; Burmistrov, L. ; Caroff, S. ; Carosi, A. ; Carquín, E. ; Casanova, S. ; Cascone, E. ; Cassol, F. ; Cerruti, M. ; Chadwick, P. ; Chaty, S. ; Chen, A. ; Chiavassa, A. ; Chytka, L. ; Conforti, V. ; Cortina, J. ; Costa, A. ; Costantini, H. ; Cotter, G. ; Crestan, S. ; Cristofari, P. ; D'Ammando, F. ; Dalchenko, M. ; Dazzi, F. ; De Angelis, A. ; De Caprio, V. ; de Gouveia Dal Pino, E. M. ; De Martino, D. ; de Naurois, M. ; de Souza, V. ; del Valle, M. V. ; Giler, A. G. D. ; Delgado, C. ; della Volpe, D. ; Depaoli, D. ; Di Girolamo, T. ; Di Piano, A. ; Di Pierro, F. ; Di Tria, R. ; Di Venere, L. ; Diebold, S. ; Doro, M. ; Dumora, D. ; Dwarkadas, V. V. ; Eckner, C. ; Egberts, K. ; Emery, G. ; Escudero, J. ; Falceta-Goncalves, D. ; Fedorova, E. ; Fegan, S. ; Feng, Q. ; Ferenc, D. ; Ferrand, G. ; Fiandrini, E. ; Filipovic, M. ; Fioretti, V. ; Foffano, L. ; Fontaine, G. ; Fukui, Y. ; Gaggero, D. ; Galanti, G. ; Galaz, G. ; Gallozzi, S. ; Gammaldi, V. ; Garczarczyk, M.DESY* ; Gasbarra, C. ; Gasparrini, D. ; Ghalumyan, A. ; Giarrusso, M. ; Giavitto, G.DESY* ; Giglietto, N. ; Giordano, F. ; Giuliani, A. ; Glicenstein, J.-F. ; Goldoni, P. ; Coelho, J. G. ; Granot, J. ; Green, D. ; Green, J. G. ; Grondin, M.-H. ; Gueta, O.DESY* ; Hadasch, D. ; Hamal, P. ; Hassan, T. ; Hayashi, K. ; Heller, M. ; Cadena, S. H. ; Hiroshima, N. ; Hnatyk, B. ; Hnatyk, R. ; Hofmann, W. ; Holder, J. ; Holler, M. ; Horan, D. ; Horvath, P. ; Hrabovsky, M. ; Hütten, M. ; Iarlori, M. ; Inada, T. ; Incardona, F. ; Inoue, S. ; Iocco, F. ; Jamrozy, M. ; Jin, W. ; Jung-Richardt, I. ; Juryšek, J. ; Kantzas, D. ; Karas, V. ; Katagiri, H. ; Kerszberg, D. ; Knödlseder, J. ; Komin, N. ; Kornecki, P. ; Kosack, K. ; Kowal, G. ; Kubo, H. ; Lamastra, A. ; Lapington, J. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J.-P. ; Leone, F. ; Leto, G. ; Leuschner, F. ; Lindfors, E. ; Lohse, T. ; Lombardi, S. ; Longo, F. ; López-Coto, R. ; López-Oramas, A. ; Loporchio, S. ; Luque-Escamilla, P. L. ; Macias, O. ; Majumdar, P. ; Mandat, D. ; Mangano, S. ; Manicò, G. ; Mariotti, M. ; Marquez, P. ; Marsella, G. ; Martí, J. ; Martin, P. ; Martínez, M. ; Mazin, D. ; Menchiari, S. ; Meyer, D. M. -A. ; Miceli, D. ; Miceli, M. ; Michałowski, J. ; Mitchell, A. ; Moderski, R. ; Mohrmann, L. ; Molero, M. ; Molina, E. ; Montaruli, T. ; Moralejo, A. ; Morcuende, D. ; Morselli, A. ; Moulin, E. ; Moya, V. ; Mukherjee, R. ; Munari, K. ; Muraczewski, A. ; Nagataki, S. ; Nakamori, T. ; Nayak, A. ; Niemiec, J. ; Nievas, M. ; Nikołajuk, M. ; Nishĳima, K. ; Noda, K. ; Nosek, D. ; Novosyadlyj, B. ; Nozaki, S. ; Ohishi, M. ; Ohm, S.DESY* ; Okumura, A. ; Olmi, B. ; Ong, R. A. ; Orienti, M. ; Orito, R. ; Orlandini, M. ; Orlando, E. ; Orlando, S. ; Ostrowski, M. ; Oya, I. ; Pagliaro, A. ; Palatka, M. ; Pantaleo, F. R. ; Paoletti, R. ; Paredes, J. M. ; Parmiggiani, N. ; Patricelli, B. ; Pech, M. ; Pecimotika, M. ; Persic, M. ; Petruk, O. ; Pierre, E. ; Pietropaolo, E. ; Pirola, G. ; Pohl, M. ; Prandini, E. ; Priyadarshi, C. ; Pühlhofer, G. ; Pumo, M. L. ; Punch, M. ; Queiroz, F. S. ; Quirrenbach, A. ; Rainò, S. ; Rando, R. ; Razzaque, S. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Reposeur, T. ; Ribó, M. ; Richtler, T. ; Rico, J. ; Rieger, F. ; Rigoselli, M. ; Rizi, V. ; Roache, E. ; Fernandez, G. R. ; Romano, P. ; Romeo, G. ; Rosado, J. ; de Leon, A. R. ; Rudak, B. ; Rulten, C. ; Sadeh, I.DESY* ; Saito, T. ; Sánchez-Conde, M. ; Sano, H. ; Santangelo, A. ; Santos-Lima, R. ; Sarkar, S. ; Saturni, F. G. ; Scherer, A. ; Schovanek, P. ; Schussler, F. ; Schwanke, U. ; Sergĳenko, O. ; Servillat, M. ; Siejkowski, H. ; Siqueira, C. ; Spencer, S. ; Stamerra, A. ; Stanič, S. ; Steppa, C. ; Stolarczyk, T. ; Suda, Y. ; Tavernier, T. ; Teshima, M. ; Tibaldo, L. ; Torres, D. F. ; Tothill, N. ; Vacula, M. ; Vallage, B. ; Vallania, P. ; van Eldik, C. ; Vázquez Acosta, M. ; Vecchi, M. ; Ventura, S. ; Vercellone, S. ; Viana, A. ; Vigorito, C. F. ; Vink, J. ; Vitale, V. ; Vodeb, V. ; Vorobiov, S. ; Vuillaume, T. ; Wagner, S. J. ; Walter, R. ; White, M. ; Wierzcholska, A. ; Will, M. ; Yamazaki, R. ; Yang, L. ; Yoshikoshi, T. ; Zacharias, M. ; Zaharĳas, G. ; Zavrtanik, D. ; Zavrtanik, M. ; Cherenkov Telescope Array Collaboration (Collaboration author)

2023

[10.3204/PUBDB-2023-03711]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.3204/PUBDB-2023-03711

Report No.: arXiv:2305.16707

Abstract: A deep survey of the Large Magellanic Cloud at ~0.1-100TeV 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 N157B, N132D, 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 >3-4 over ~2015-2035. Large-scale interstellar emission remains mostly out of reach of the survey if its >10GeV spectrum has a soft photon index ~2.7, but degree-scale 0.1-10TeV pion-decay emission could be detected if the cosmic-ray spectrum hardens above >100GeV. The 30 Doradus star-forming region is detectable if acceleration efficiency is on the order of 1-10% of the mechanical luminosity and diffusion is suppressed by two orders of magnitude within <100pc. 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.

Keyword(s): photon, energy ; acceleration, efficiency ; energy, high ; photon, emission ; nucleus, cosmic radiation ; cosmic radiation, spectrum ; Cherenkov Telescope Array ; cloud ; galaxy ; TeV ; spectral ; diffusion ; dark matter ; sensitivity ; WIMP ; flux ; suppression ; Navarro-Frenk-White profile