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Dark matter searches in dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
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G. ; Delgado, C. ; Dell'aiera, M. ; Della Ceca, R. ; Della Valle, M. ; Della Volpe, D. ; Depaoli, D. ; Dettlaff, A. ; Di Girolamo, T. ; Di Piano, A. ; Di Pierro, F. ; Di Tria, R. ; Di Venere, L. ; Díaz-Bahamondes, C. ; Dib, C. ; Diebold, S. ; Dima, R. ; Dinesh, A. ; Djannati-Ataï, A. ; Djuvsland, J. I. ; Dominguez, A. ; Dominik, R. M. ; Donini, A. ; Dorner, D. ; Dörner, J. ; Doro, M. ; dos Anjos, R. d. C. ; Dournaux, J.-L. ; Dravins, D. ; Duangchan, C. ; Dubos, C. ; Ducci, L. ; Dwarkadas, V. V. ; Ebr, J. ; Eckner, C. ; Egberts, K. ; Einecke, S. ; Elsässer, D. ; Emery, G. ; Escobar Godoy, M. ; Escudero, J. ; Esposito, P. ; Falceta-Gonçalves, D. ; Fallah Ramazani, V. ; Faure, A. ; Fedorova, E. ; Fegan, S. ; Feijen, K. ; Feng, Q. ; Ferrand, G. ; Ferrarotto, F. ; Fiandrini, E. ; Fiasson, A. ; Fioretti, V. ; Foffano, L. ; Font Guiteras, L. ; Fontaine, G. ; Fröse, S. ; Fukami, S. ; Fukui, Y. ; Funk, S. ; Gaggero, D. ; Galanti, G. ; Galaz, G. ; Gallant, Y. A. ; Gallozzi, S. ; Gammaldi, V. ; Gasbarra, C. ; Gaug, M. ; Ghalumyan, A. ; Gianotti, F. ; Giarrusso, M. ; Giglietto, N. ; Giordano, F. ; Giuliani, A. ; Glicenstein, J.-F. ; Glombitza, J. ; Goldoni, P. ; González, J. M. ; González, M. M. ; Goulart Coelho, J. ; Granot, J. ; Grasso, D. ; Grau, R. ; Green, D. ; Green, J. G. ; Greenshaw, T. ; Grolleron, G. ; Grube, J. ; Gueta, O. ; Gunji, S. ; Hadasch, D. ; Hamal, P. ; Hanlon, W. ; Hara, S. ; Harvey, V. M. ; Hashiyama, K. ; Hassan, T. ; Heller, M. ; Hernández Cadena, S. ; Hie, J. ; Hiroshima, N. ; Hnatyk, B. ; Hnatyk, R. ; Hoffmann, D. ; Hofmann, W. ; Holler, M. ; Horan, D. ; Horvath, P. ; Hovatta, T. ; Hrupec, D. ; Hussain, S. ; Iarlori, M. ; Inada, T. ; Incardona, F. ; Inome, Y. ; Inoue, S. ; Iocco, F. ; Ishio, K. ; Jamrozy, M. ; Janecek, P. ; Jankowsky, F. ; Jarnot, C. ; Jean, P. ; Jiménez Martínez, I. ; Jin, W. ; Jocou, L. ; Juramy-Gilles, C. ; Jurysek, J. ; KALEKIN, O. ; Kantzas, D. ; Karas, V. ; Kaufmann, S. ; Kerszberg, D. ; Khelifi, B. ; Kieda, D. B. ; Kleiner, T. K.DESY* ; Kluźniak, W. ; Kobayashi, Y. ; Kohri, K. ; Komin, N. ; Kornecki, P. ; Kosack, K.Extern* ; Kubo, H. ; Kushida, J. ; La Barbera, A. ; La Palombara, N. ; Lainez, M. ; Lamastra, A. ; Lapington, J. 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M. ; Mitchell, A. ; Mizote, M. ; Mizuno, T. ; Moderski, R. ; Mohrmann, L. ; Molero, M. ; Molfese, C. ; Molina, E. ; Montaruli, T. ; Moralejo, A. ; Morcuende, D. ; Morik, K. ; Morselli, A. ; Rodríguez-Fernández, G. ; Moulin, E. ; Moya Zamanillo, V. ; Mukherjee, R. ; Munari, K. ; Muraczewski, A. ; Muraishi, H. ; Nakamori, T. ; Nava, L. ; Nayak, A. ; Nemmen, R. ; Nickel, L. ; Niemiec, J. ; Nieto, D. ; Nievas Rosillo, M. ; Nikołajuk, M. ; Nishijima, K. ; Noda, K. ; Nosek, D. ; Novosyadlyj, B. ; Novotný, V. ; Nozaki, S. ; O'Brien, P. ; Ohishi, M. ; Ohtani, Y. ; Okumura, A. ; Olive, J.-F. ; Olmi, B. ; Ong, R. A. ; Orienti, M. ; Orito, R. ; Orlandini, M. ; Orlando, E. ; Ostrowski, M. ; Otte, N. ; Oya, I. ; Pagano, I. ; Pagliaro, A. ; Palatiello, M. ; Panebianco, G. ; Paredes, J. M. ; Parmiggiani, N. ; Patel, S. 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J. ; Tanaka, T. ; Terauchi, K. ; Testa, V. ; Tibaldo, L. ; Tibolla, O. ; Torradeflot, F. ; Torres, D. F. ; Torresi, E. ; Tothill, N. ; Toussenel, F. ; Touzard, V. ; Tramacere, A. ; Travnicek, P. ; Tripodo, G. ; Truzzi, S. ; Tsiahina, A. ; Tutone, A. ; Vacula, M. ; Vallage, B. ; Vallania, P. ; Vallés, R. ; van Eldik, C.Extern* ; van Scherpenberg, J. ; Vandenbroucke, J. ; Vassiliev, V. ; Venault, P. ; Ventura, S. ; Vercellone, S. ; Verna, G. ; Viana, A. ; Viaux, N. ; Vigliano, A. ; Vignatti, J. ; Vigorito, C. f. ; Vitale, V. ; Vodeb, V. ; Voisin, V. ; Vorobiov, S. ; Voutsinas, G. G. ; Vovk, I. ; Waegebaert, V. ; Wagner, S. J. ; Walter, R. ; Ward, M. ; Wechakama, M. ; White, R. ; Wierzcholska, A. ; Will, M. ; Williams, D. A. ; Wohlleben, F. ; Wolter, A. ; Yamamoto, T. ; Yamazaki, R. ; Yang, L. ; Yoshida, T. ; Yoshikoshi, T. ; Zacharias, M. ; Zanmar Sanchez, R. ; Zavrtanik, D. ; Zavrtanik, M. ; Zdziarski, A. A. ; Zech, A. ; Zhdanov, V. I. ; Ziȩtara, K. ; Živec, M. ; Zuriaga-Puig, J. ; CTA Collaboration (Collaboration author)DESY*
2023
SISSA
Trieste
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Please use a persistent id in citations: doi:10.22323/1.444.1366 doi:10.3204/PUBDB-2023-08096
Report No.: CTA-ICRC/2023/31; arXiv:2309.09607
Abstract: Dark matter (DM) is one of the major components in the Universe. However, at present its existence is still only inferred through indirect astronomical observations. DM particles can annihilate or decay, producing final-state Standard Model pairs that subsequently annihilate into high-energy $\gamma$-rays. The dwarf spheroidal galaxies (dSphs) in the Milky Way DM halo have long been considered optimal targets to search for annihilating DM signatures in GeV-to-TeV $\gamma$-ray spectra due to their high DM densities (hence high astrophysical factors), as well as the expected absence of intrinsic $\gamma$-ray emission of astrophysical origin. For such targets, it is important to compute the amount of DM in their halos in a consistent way to optimize the $\gamma$-ray data analysis. Such estimates directly affect the observability of DM signals in dSphs, as well as the DM constraints that can be derived in case of null detection. In this contribution, we present the results on the sensitivity of the Cherenkov Telescope Array (CTA) for DM annihilation and decay searches using planned observations of the Milky Way dSphs. We select the most promising targets among all presently known dwarf satellites, providing new determinations of their expected DM signal. This study shows an improvement of approximately an order of magnitude in sensitivity compared to current searches in similar targets. We also discuss the results in terms of cuspy and cored DM models, and investigate the sensitivity obtained by the combination of observations from different dSphs. Finally, we explore the optimal strategies for CTA observations of dSphs.
Keyword(s): dark matter: density: high ; dark matter: signature ; dark matter: annihilation ; dark matter: halo ; cross section: annihilation ; dark matter: mass ; Cherenkov counter ; gamma ray: VHE ; gamma ray: flux ; gamma ray: energy spectrum ; gamma ray: emission ; Cherenkov Telescope Array ; sensitivity ; galaxy ; satellite
Note: Presented at the 38th International Cosmic Ray Conference (ICRC 2023), 2023 (arXiv:2309.08219)
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
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