Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants

Acero, F.; Servillat, M.; Chernyakova, M.; Martínez, G.; Peresano, M.; Orlandini, M.; Horvath, P.; Luque-Escamilla, P. L.; van Eldik, C.; Riitano, L.; Tam, P.-H. T.; Djuvsland, J. I.; Schussler, F.; Shang, R.-Y.; Hnatyk, R.; Arcaro, C.; Cristofari, P.; de Ona Wilhelmi, E.; Dolcetta, R. A. Capuzzo; Bastieri, D.; Macias, O.; Jurysek, J.; Sailer, S.; Hinton, J.; Viana, A.; Gueta, O.; de Souza, V.; Hoffmann, D.; Richtler, T.; Chiavassa, A.; Manganaro, M.; Armstrong, T.; Kieda, D. B.; Gammaldi, V.; Vuillaume, T.; D'Ammando, F.; Fedorova, E.; Hrupec, D.; Nishijima, K.; Katz, U.; Galaz, G.; Nikolajuk, M.; Fegan, S.; Molina, E.; Bucciantini, N.; Alfaro, J.; Ambrosi, G.; Okumura, A.; Liodakis, I.; Reimer, A.; Lohse, T.; Vallage, B.; Sarkar, S.; Bissaldi, E.; Morselli, A.; Fioretti, V.; Loporchio, S.; Chen, A.; Nieto, D.; Nievas Rosillo, M.; Tothill, N.; Murach, T.; Incardona, F.; Falceta-Goncalves, D.; De Caprio, V.; Hernández-Cadena, S.; Aloisio, R.; Crocker, R.; Torres, D. F.; Baktash, A.; Martinez, O.; Jamrozy, M.; Orienti, M.; Mello, A. J. T. S.; Rico, J.; Mitchell, A.; Inada, T.; Foffano, L.; Ohtani, Y.; Specovius, A.; Pérez-Romero, J.; Cerruti, M.; Menchiari, S.; Walter, R.; Mohrmann, L.; Nozaki, S.; Renaud, M.; Stanič, S.; Lemoine-Goumard, M.; Rowell, G.; Cascone, E.; Chudoba, J.; White, M.; Saha, L.; López-Oramas, A.; Bhattacharjee, P.; Gasbarra, C.; Amato, E.; Romano, P.; Petruk, O.; Pumo, M. L.; Pantaleo, F. R.; Pereira, L. A. Stuani; Reichherzer, P.; Horan, D.; Patricelli, B.; Evoli, C.; Miceli, M.; Hofmann, W.; Rando, R.; Vitale, V.; Giuliani, A.; Giglietto, N.; Wagner, S. J.; Satalecka, K.; La Palombara, N.; della Volpe, D.; Williams, D.; Rudak, B.; Godinovic, N.; Kornecki, P.; Yoshida, T.; Brose, R.; Miceli, D.; Mode, B.; Paredes, J. M.; Agudo, I.; Bernardos-Martín, M. I.; Gréaux, L.; Majumdar, P.; Olmi, B.; Lapington, J.; Zampieri, L.; Z̆ivec, M.; Leone, F.; Ohishi, M.; Sergijenko, O.; Tian, W.; Ponti, G.; Mackey, J.; Saturni, F. G.; Casanova, S.; Tibaldo, L.; Niemiec, J.; Ostrowski, M.; Ong, R. A.; Green, D.; Bottacini, E.; Manicò, G.; Nagataki, S.; Tanaka, S. J.; Kleiner, T.; Bertucci, B.; Kerszberg, D.; Dwarkadas, V. V.; Reposeur, T.; Wierzcholska, A.; Vecchi, M.; Sol, H.; Catalani, F.; Ribó, M.; Scherer, A.; Pohl, Martin; Stolarczyk, T.; Yoshikoshi, T.; Pietropaolo, E.; Alves Batista, R.; Martínez, I. Jiménez; Gunji, S.; Moulin, E.; Costa, A.; Chaty, S.; Cassol, F.; Carosi, R.; Siejkowski, H.; Spengler, G.; Priyadarshi, C.; Acharyya, A.; Miener, T.; Spencer, S. T.; Fiori, M.; Einecke, S.; Depaoli, D.; Pittori, C.; Grondin, M.-H.; Vorobiov, S.; Safi-Harb, S.; Hnatyk, B.; Ghirlanda, G.; Inoue, S.; D'Amico, G.; Backes, M.; Baxter, J. R.; Galanti, G.; Crespo, N. Álvarez; Berti, A.; Vercellone, S.; Meyer, D. M.-A.; Persic, M.; Coelho, J. Goulart; Becker Tjus, J.; Asano, K.; Vodeb, V.; Lindfors, E.; Di Tria, R.; Kluzniak, W.; Kohri, K.; Balazs, C.; Benbow, W.; De Angelis, A.; Testa, V.; Longo, F.; Aschersleben, J.; Ishio, K.; Morlino, G.; Hrabovsky, M.; Ferrand, G.; Noda, K.; Lombardi, S.; López-Coto, R.; Láinez, M.; Orlando, E.; Adam, R.; Janecek, P.; Kluge, G.; Sánchez-Conde, M.; Micanovic, S.; Contreras, J. L.; Jung-Richardt, I.; Bordas, P.; Starecki, T.; van Scherpenberg, J.; Suomijarvi, T.; Larriva, A. Baquero; Principe, G.; Kissmann, R.; Blanch, O.; Pühlhofer, G.; de Gouveia Dal Pino, E. M.; Pecimotika, M.; Lamastra, A.; Reimer, O.; Tajima, H.; Leuschner, F.; Vandenbroucke, J.; Zhdanov, V. I.; Delgado, C.; Coimbra-Araujo, C.; Kobayashi, Y.; Cardillo, M.; Pirola, G.; Montaruli, T.; Fiandrini, E.; Beshley, V.; Yang, L.; Caraveo, P.; Leto, G.; Lenain, J.-P.; Aguirre-Santaella, A.; Słowikowska, A.; Capasso, M.; Oya, I.; Balbo, M.; Will, M.; Quirrenbach, A.; Vallania, P.; Bhattacharyya, S.; Giordano, F.; Ohm, S.; Orito, R.; Sharma, P.; Aguasca-Cabot, A.; Biteau, J.; Kubo, H.; Seglar-Arroyo, M.; Khélifi, B.; Suda, Y.; Vazquez Acosta, M.; Rosado, J.; Doro, M.; Rieger, F.; Tavecchio, F.; Piano, G.; Michalowski, J.; Heller, M.; Diebold, S.; Conforti, V.; Bernete, J.; Di Girolamo, T.; Schwanke, U.; Rigoselli, M.; Miranda, J. M.; Martí, J.; Chadwick, P.; Orlando, S.; Emery, G.; Scuderi, S.; Munari, K.; López-Moya, M.; Giavitto, G.; de Almeida, U. Barres; Kaaret, P.; Stamerra, A.; Vignatti, J.; Prandini, E.; Angüner, E. O.; Romeo, G.; Jin, W.; Verna, G.; Ballet, J.; Bregeon, J.; Marconi, M.; Zavrtanik, D.; Consortium, Cherenkov Telescope Array; Schovánek, P.; Starling, R.; Karas, V.; Bulgarelli, A.; Aramo, C.; Filipovic, M.; Fontaine, G.; Ascasibar, Y.; Giunti, L.; Pueschel, E.; Costantini, H.; Di Venere, L.; Holder, J.; Elsässer, D.; Knödlseder, J.; Donini, A.; Zavrtanik, M.; Giarrusso, M.; Moderski, R.; Mandat, D.; Roache, E.; Nagai, A.; Hassan, T.; Mosè, M.; Sliusar, V.; Zaharijas, G.; Ghalumyan, A.; Razzaque, S.; Komin, N.; Anjos, R. d. C. Dos; Giroletti, M.; Rizi, V.; Mukherjee, R.; Barbosa Martins, V.; Fukami, S.; Biland, A.; Sadeh, I.; Sushch, I.; Novosyadlyj, B.; Morcuende, D.; Amati, L.; Nemmen, R.; Di Pierro, F.; Barrio, J. A.; Martinez, M.

doi:10.1016/j.astropartphys.2023.102850

Journal Article

PUBDB-2023-04419

Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants

Acero, F. ; Acharyya, A. ; Adam, R. ; Aguasca-Cabot, A. ; Agudo, I. ; Aguirre-Santaella, A. ; Alfaro, J. ; Aloisio, R. ; Crespo, N. Á. ; Alves Batista, R. ; Amati, L. ; Amato, E. ; Ambrosi, G. ; Angüner, E. O. ; Aramo, C. ; Arcaro, C. ; Armstrong, T. ; Asano, K. ; Ascasibar, Y. ; Aschersleben, J. ; Backes, M. ; Baktash, A. ; Balazs, C. ; Balbo, M. ; Ballet, J. ; Larriva, A. B. ; Barbosa Martins, V.DESY* ; de Almeida, U. B. ; Barrio, J. A. ; Bastieri, D. ; Baxter, J. R. ; Becker Tjus, J. ; Benbow, W. ; Bernardos-Martín, M. I. ; Bernete, J. ; Berti, A. ; Bertucci, B. ; Beshley, V. ; Bhattacharjee, P. ; Bhattacharyya, S. ; Biland, A. ; Bissaldi, E. ; Biteau, J. ; Blanch, O. ; Bordas, P. ; Bottacini, E. ; Bregeon, J. ; Brose, R. ; Bucciantini, N. ; Bulgarelli, A. ; Capasso, M. ; Dolcetta, R. A. C. ; Caraveo, P. ; Cardillo, M. ; Carosi, R. ; Casanova, S. ; Cascone, E. ; Cassol, F. ; Catalani, F. ; Cerruti, M. ; Chadwick, P. ; Chaty, S. ; Chen, A. ; Chernyakova, M. ; Chiavassa, A. ; Chudoba, J. ; Coimbra-Araujo, C. ; Conforti, V. ; Contreras, J. L. ; Costa, A. ; Costantini, H. ; Cristofari, P. ; Crocker, R. ; D'Amico, G. ; D'Ammando, F. ; De Angelis, A. ; De Caprio, V. ; de Gouveia Dal Pino, E. M. ; de Ona Wilhelmi, E.Extern*DESY* ; de Souza, V. ; Delgado, C. ; della Volpe, D. ; Depaoli, D. ; Di Girolamo, T. ; Di Pierro, F. ; Di Tria, R. ; Di Venere, L. ; Diebold, S. ; Djuvsland, J. I. ; Donini, A. ; Doro, M. ; Anjos, R. d. C. D. ; Dwarkadas, V. V. ; Einecke, S. ; Elsässer, D. ; Emery, G. ; Evoli, C. ; Falceta-Goncalves, D. ; Fedorova, E. ; Fegan, S. ; Ferrand, G. ; Fiandrini, E. ; Filipovic, M. ; Fioretti, V. ; Fiori, M. ; Foffano, L. ; Fontaine, G. ; Fukami, S. ; Galanti, G. ; Galaz, G. ; Gammaldi, V. ; Gasbarra, C. ; Ghalumyan, A. ; Ghirlanda, G. ; Giarrusso, M. ; Giavitto, G.DESY* ; Giglietto, N. ; Giordano, F. ; Giroletti, M. ; Giuliani, A. ; Giunti, L. ; Godinovic, N. ; Coelho, J. G. ; Gréaux, L. ; Green, D. ; Grondin, M.-H. ; Gueta, O.DESY* ; Gunji, S. ; Hassan, T. ; Heller, M. ; Hernández-Cadena, S. ; Hinton, J. ; Hnatyk, B. ; Hnatyk, R. ; Hoffmann, D. ; Hofmann, W. ; Holder, J. ; Horan, D. ; Horvath, P. ; Hrabovsky, M. ; Hrupec, D. ; Inada, T. ; Incardona, F. ; Inoue, S. ; Ishio, K. ; Jamrozy, M. ; Janecek, P. ; Martínez, I. J. ; Jin, W. ; Jung-Richardt, I. ; Jurysek, J. ; Kaaret, P. ; Karas, V. ; Katz, U. ; Kerszberg, D. ; Khélifi, B. ; Kieda, D. B. ; Kissmann, R. ; Kleiner, T.DESY* ; Kluge, G. ; Kluzniak, W. ; Knödlseder, J. ; Kobayashi, Y. ; Kohri, K. ; Komin, N. ; Kornecki, P. ; Kubo, H. ; La Palombara, N. ; Láinez, M. ; Lamastra, A. ; Lapington, J. ; Lemoine-Goumard, M. ; Lenain, J.-P. ; Leone, F. ; Leto, G. ; Leuschner, F. ; Lindfors, E. ; Liodakis, I. ; Lohse, T. ; Lombardi, S. ; Longo, F. ; López-Coto, R. ; López-Moya, M. ; López-Oramas, A. ; Loporchio, S. ; Luque-Escamilla, P. L. ; Macias, O. ; Mackey, J. ; Majumdar, P. ; Mandat, D. ; Manganaro, M. ; Manicò, G. ; Marconi, M. ; Martí, J. ; Martínez, G. ; Martinez, M. ; Martinez, O. ; Mello, A. J. T. S. ; Menchiari, S. ; Meyer, D. M. -A. ; Micanovic, S. ; Miceli, D. ; Miceli, M. ; Michalowski, J. ; Miener, T. ; Miranda, J. M. ; Mitchell, A. ; Mode, B. ; Moderski, R. ; Mohrmann, L. ; Molina, E. ; Montaruli, T. ; Morcuende, D. ; Morlino, G. ; Morselli, A. ; Mosè, M. ; Moulin, E. ; Mukherjee, R. ; Munari, K. ; Murach, T.DESY* ; Nagai, A. ; Nagataki, S. ; Nemmen, R. ; Niemiec, J. ; Nieto, D. ; Nievas Rosillo, M. ; Nikolajuk, M. ; Nishijima, K. ; Noda, K. ; Novosyadlyj, B. ; Nozaki, S. ; Ohishi, M. ; Ohm, S.DESY* ; Ohtani, Y. ; Okumura, A. ; Olmi, B. ; Ong, R. A. ; Orienti, M. ; Orito, R. ; Orlandini, M. ; Orlando, E. ; Orlando, S. ; Ostrowski, M. ; Oya, I. ; Pantaleo, F. R. ; Paredes, J. M. ; Patricelli, B. ; Pecimotika, M. ; Peresano, M. ; Pérez-Romero, J. ; Persic, M. ; Petruk, O. ; Piano, G. ; Pietropaolo, E. ; Pirola, G. ; Pittori, C. ; Pohl, M.DESY* ; Ponti, G. ; Prandini, E. ; Principe, G. ; Priyadarshi, C. ; Pueschel, E. ; Pühlhofer, G. ; Pumo, M. L. ; Quirrenbach, A. ; Rando, R. ; Razzaque, S. ; Reichherzer, P. ; Reimer, A. ; Reimer, O. ; Renaud, M. ; Reposeur, T. ; Ribó, M. ; Richtler, T. ; Rico, J. ; Rieger, F. ; Rigoselli, M. ; Riitano, L. ; Rizi, V. ; Roache, E. ; Romano, P. ; Romeo, G. ; Rosado, J. ; Rowell, G. ; Rudak, B. ; Sadeh, I.DESY* ; Safi-Harb, S. ; Saha, L. ; Sailer, S. ; Sánchez-Conde, M. ; Sarkar, S. ; Satalecka, K. ; Saturni, F. G. ; Scherer, A. ; Schovánek, P. ; Schussler, F. ; Schwanke, U. ; Scuderi, S. ; Seglar-Arroyo, M. ; Sergijenko, O. ; Servillat, M. ; Shang, R.-Y. ; Sharma, P. ; Siejkowski, H. ; Sliusar, V. ; Słowikowska, A. ; Sol, H. ; Specovius, A. ; Spencer, S. T. ; Spengler, G. ; Stamerra, A. ; Stanič, S. ; Starecki, T. ; Starling, R. ; Stolarczyk, T. ; Pereira, L. A. S. ; Suda, Y. ; Suomijarvi, T. ; Sushch, I. ; Tajima, H. ; Tam, P. -H. T. ; Tanaka, S. J. ; Tavecchio, F. ; Testa, V. ; Tian, W. ; Tibaldo, L. ; Torres, D. F. ; Tothill, N. ; Vallage, B. ; Vallania, P. ; van Eldik, C. ; van Scherpenberg, J. ; Vandenbroucke, J. ; Vazquez Acosta, M. ; Vecchi, M. ; Vercellone, S. ; Verna, G. ; Viana, A. ; Vignatti, J. ; Vitale, V. ; Vodeb, V. ; Vorobiov, S. ; Vuillaume, T. ; Wagner, S. J. ; Walter, R. ; White, M. ; Wierzcholska, A. ; Will, M. ; Williams, D. ; Yang, L. ; Yoshida, T. ; Yoshikoshi, T. ; Zaharijas, G. ; Zampieri, L. ; Zavrtanik, D. ; Zavrtanik, M. ; Zhdanov, V. I. ; Z̆ivec, M. ; Consortium, C. T. A. (Collaboration author)DESY*

2023
Elsevier Science Amsterdam [u.a.]

Astroparticle physics 150, 102850 - (2023) [10.1016/j.astropartphys.2023.102850]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1016/j.astropartphys.2023.102850

Report No.: arXiv:2303.15007

Abstract: The local Cosmic Ray (CR) energy spectrum exhibits a spectral softening at energies around 3 PeV. Sources which are capable of accelerating hadrons to such energies are called hadronic PeVatrons. However, hadronic PeVatrons have not yet been firmly identified within the Galaxy. Several source classes, including Galactic Supernova Remnants (SNRs), have been proposed as PeVatron candidates. The potential to search for hadronic PeVatrons with the Cherenkov Telescope Array (CTA) is assessed. The focus is on the usage of very high energy γ-ray spectral signatures for the identification of PeVatrons. Assuming that SNRs can accelerate CRs up to knee energies, the number of Galactic SNRs which can be identified as PeVatrons with CTA is estimated within a model for the evolution of SNRs. Additionally, the potential of a follow-up observation strategy under moonlight conditions for PeVatron searches is investigated. Statistical methods for the identification of PeVatrons are introduced, and realistic Monte-Carlo simulations of the response of the CTA observatory to the emission spectra from hadronic PeVatrons are performed. Based on simulations of a simplified model for the evolution for SNRs, the detection of a γ-ray signal from in average 9 Galactic PeVatron SNRs is expected to result from the scan of the Galactic plane with CTA after 10 h of exposure. CTA is also shown to have excellent potential to confirm these sources as PeVatrons in deep observations with O(100) hours of exposure per source.

Keyword(s): emission: spectrum ; Cherenkov Telescope Array ; galaxy ; spectral ; signature ; supernova ; observatory ; energy spectrum ; sensitivity ; cosmic radiation ; statistical ; VHE ; hadron ; Gamma rays: general ; Cosmic rays ; Galactic PeVatrons ; (Stars:) supernovae: general ; Methods: data analysis ; Methods: statistical

Classification:

ddc:540

Note: 34 pages, 16 figuresVolltext fehlt - Elsevier!

Contributing Institute(s):

Cherenkov Telescope Array (Z_CTA)

Research Program(s):

613 - Matter and Radiation from the Universe (POF4-613) (POF4-613)

Experiment(s):

Cherenkov Telescope Array

Appears in the scientific report 2023

Database coverage:
Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF < 5 ; JCR ; Nationallizenz

; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection

Click to display QR Code for this record

The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >ZEUTHEN > Z_CTA
Document types > Articles > Journal Article
Public records
Publications database

Linked articles:

Preprint Acero, F. ; Acharyya, A. ; Adam, R. ; et al
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants
[10.3204/PUBDB-2023-01790] OpenAccess Files Fulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

Record created 2023-07-24, last modified 2025-07-15

Similar records

External link:

Fulltext by arXiv.org

Rate this document:

(Not yet reviewed)

Add to personal basket
Export as Author List with IDs BibTeX (UTF-8), EndNote XML, EndNote Text, RIS, MARC, Print MARC, MARCXML, DC,
Request correction
Submit fulltext

guest :: login PUBDB
		Search		Submit		Personalize Your alerts Your baskets Your searches		Help