A1 Refereed original research article in a scientific journal
Dark matter line searches with the Cherenkov Telescope Array
Authors: Abe, S.; Abhir, J.; Abhishek, A.; Acero, F.; Acharyya, A.; Adam, R.; Aguasca-Cabot, A.; Agudo, I.; Aguirre-Santaella, A.; Alfaro, J.; Alfaro, R.; Alvarez-Crespo, N.; Alves Batista, R.; Amans, J.P.; Amato, E.; Ambrosi, G.; Angel, L.; Aramo, C.; Arcaro, C.; Arnesen, T.T.H.; Arrabito, L.; Asano, K.; Ascasibar, Y.; Aschersleben, J.; Ashkar, H.; Backes, M.; Baktash, A.; Balazs, C.; Balbo, M.; Baquero Larriva, A.; Barbosa Martins, V.; Barres De Almeida, U.; Barrio, J.A.; Batkovic, I.; Batzofin, R.; Baxter, J.; Becerra González, J.; Beck, G.; Benbow, W.; Berge, D.; Bernardini, E.; Bernete, J.; Bernlöhr, K.; Berti, A.; Bertucci, B.; Bhattacharjee, P.; Bhattacharyya, S.; Bigongiari, C.; Biland, A.; Bissaldi, E.; Biteau, J.; Blanch, O.; Blazek, J.; Bocchino, F.; Boisson, C.; Bolmont, J.; Bonnoli, G.; Bonollo, A.; Bordas, P.; Bosnjak, Z.; Bottacini, E.; Böttcher, M.; Bringmann, T.; Bronzini, E.; Brose, R.; Brown, A.M.; Brunelli, G.; Bulgarelli, A.; Bulik, T.; Burelli, I.; Burmistrov, L.; Burton, M.; Buscemi, M.; Bylund, T.; Cailleux, J.; Campoy-Ordaz, A.; Cantlay, B.K.; Capasso, G.; Caproni, A.; Capuzzo-Dolcetta, R.; Caraveo, P.; Caroff, S.; Carosi, A.; Carosi, R.; Carquin, E.; Carrasco, M.S.; Cassol, F.; Castaldini, L.; Castrejon, N.; Castro-Tirado, A.J.; Cerasole, D.; Cerruti, M.; Chadwick, P.M.; Chaty, S.; Chen, A.W.; Chernyakova, M.; Chiavassa, A.; Chudoba, J.; Chytka, L.; Cicciari, G.M.; Cifuentes, A.; Coimbra Araujo, C.H.; Colapietro, M.; Conforti, V.; Conte, F.; Contreras, J.L.; Costa, A.; Costantini, H.; Cotter, G.; Cristofari, P.; Cuevas, O.; Curtis-Ginsberg, Z.; D'Amico, G.; D'Ammando, F.; Dai, S.; Dalchenko, M.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Bony De Lavergne, M.; De Caprio, V.; De Gouveia Dal Pino, E.M.; De Lotto, B.; De Lucia, M.; De Menezes, R.; De Naurois, M.; De Souza, V.; Del Peral, L.; Del Valle, M.V.; Delgado Giler, A.G.; Delgado Mengual, J.; Delgado, C.; Dell'aiera, M.; Della Volpe, D.; Depaoli, D.; Di Girolamo, T.; Di Piano, A.; Di Pierro, F.; Di Tria, R.; Di Venere, L.; Díaz, C.; Diebold, S.; Dinesh, A.; Djuvsland, J.; Dominik, R.M.; Dominis Prester, D.; Donini, A.; Dorner, D.; Dörner, J.; Doro, M.; Dournaux, J.L.; Duangchan, C.; Dubos, C.; Ducci, L.; Dwarkadas, V.V.; Ebr, J.; Eckner, C.; Egberts, K.; Einecke, S.; Elsässer, D.; Emery, G.; Errando, M.; Escanuela, C.; Escarate, P.; Escobar Godoy, M.; Escudero, J.; Esposito, P.; Ettori, S.; Falceta-Goncalves, D.; Fedorova, E.; Fegan, S.; Feng, Q.; Ferrand, G.; Ferrarotto, F.; Fiandrini, E.; Fiasson, A.; Filipovic, M.; Fioretti, V.; Fiori, M.; Foffano, L.; Font Guiteras, L.; Fontaine, G.; Fröse, S.; Fukazawa, Y.; Fukui, Y.; Furniss, A.; Galanti, G.; Galaz, G.; Galelli, C.; Gallozzi, S.; Gammaldi, V.; Garczarczyk, M.; Gasbarra, C.; Gasparrini, D.; Ghalumyan, A.; Gianotti, F.; Giarrusso, M.; Giesbrecht Formiga Paiva, J.G.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Giuffrida, R.; Glicenstein, J.F.; Glombitza, J.; Goldoni, P.; González, J.M.; González, M.M.; Goulart Coelho, J.; Gradetzke, T.; Granot, J.; Grasso, D.; Grau, R.; Gréaux, L.; Green, D.; Green, J.G.; Grolleron, G.; Guedes, L.M.V.; Gueta, O.; Hackfeld, J.; Hadasch, D.; Hamal, P.; Hanlon, W.; Hara, S.; Harvey, V.M.; Hassan, T.; Hayashi, K.; Heß, B.; Heckmann, L.; Heller, M.; Hernández Cadena, S.; Hervet, O.; Hinton, J.; Hiroshima, N.; Hnatyk, B.; Hnatyk, R.; Hofmann, W.; Holder, J.; Horan, D.; Horvath, P.; Hovatta, T.; Hrabovsky, M.; Hrupec, D.; Iarlori, M.; Inada, T.; Incardona, F.; Inoue, S.; Inoue, Y.; Iocco, F.; Iori, M.; Ishio, K.; Jamrozy, M.; Janecek, P.; Jankowsky, F.; Jean, P.; Jimenez Quiles, J.; Jin, W.; Juramy-Gilles, C.; Jurysek, J.; Kagaya, M.; Kalekin, O.; Karas, V.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kaufmann, S.; Kazanas, D.; Kerszberg, D.; Kieda, D.B.; Kleiner, T.; Kluge, G.; Kobayashi, Y.; Kohri, K.; Komin, N.; Kornecki, P.; Kosack, K.; Kowal, G.; Kubo, H.; Kushida, J.; La Barbera, A.; La Palombara, N.; Láinez, M.; Lamastra, A.; Lapington, J.; Laporte, P.; Lazarevic, S.; Lazendic-Galloway, J.; Lemoine-Goumard, M.; Lenain, J.P.; Leone, F.; Leonora, E.; Leto, G.; Lindfors, E.; Linhoff, M.; Liodakis, I.; Lipniacka, A.; Lombardi, S.; Longo, F.; López-Coto, R.; López-Moya, M.; López-Oramas, A.; Loporchio, S.; Lozano Bahilo, J.; Luque-Escamilla, P.L.; MacIas, O.; Majumdar, P.; Mallamaci, M.; Malyshev, D.; Mandat, D.; Manicò, G.; Mariotti, M.; Márquez, I.; Marquez, P.; Marsella, G.; Martí, J.; Martínez, G.A.; Martínez, M.; Martinez, O.; Marty, C.; Mas-Aguilar, A.; Mastropietro, M.; Mazin, D.; Menchiari, S.; Mestre, E.; Meunier, J.L.; Meyer, D.M.A.; Meyer, M.; Miceli, D.; Miceli, M.; Michailidis, M.; Michalowski, J.; Miener, T.; Miranda, J.M.; Mitchell, A.; Mizote, M.; Mizuno, T.; Moderski, R.; Molero, M.; Molfese, C.; Molina, E.; Montaruli, T.; Moralejo, A.; Morcuende, D.; Morselli, A.; Moulin, E.; Moya Zamanillo, V.; Munari, K.; Murach, T.; Muraczewski, A.; Muraishi, H.; Nakamori, T.; Nayak, A.; Nemmen, R.; Neto, J.P.; Nickel, L.; Niemiec, J.; Nieto, D.; Nievas Rosillo, M.; Nikolajuk, M.; Nikolic, L.; Nishijima, K.; Noda, K.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nozaki, S.; Ohishi, M.; Ohtani, Y.; Okumura, A.; Olive, J.F.; Ong, R.A.; Orienti, M.; Orito, R.; Orlandini, M.; Orlando, E.; Orlando, S.; Ostrowski, M.; Otero-Santos, J.; Oya, I.; Pagano, I.; Pagliaro, A.; Palatiello, M.; Panebianco, G.; Paneque, D.; Pantaleo, F.R.; Paredes, J.M.; Parmiggiani, N.; Patricelli, B.; Pe'er, A.; Pech, M.; Pecimotika, M.; Pensec, U.; Peresano, M.; Pérez-Romero, J.; Persic, M.; Peters, K.P.; Petruk, O.; Piano, G.; Pierre, E.; Pietropaolo, E.; Pihet, M.; Pinchbeck, L.; Pirola, G.; Pittori, C.; Plard, C.; Podobnik, F.; Pohl, M.; Pollet, V.; Ponti, G.; Prandini, E.; Principe, G.; Priyadarshi, C.; Produit, N.; Prouza, M.; Pueschel, E.; Pühlhofer, G.; Pumo, M.L.; Queiroz, F.; Quirrenbach, A.; Rainò, S.; Rando, R.; Razzaque, S.; Regeard, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reisenegger, A.; Rhode, W.; Ribeiro, D.; Ribó, M.; Ricci, C.; Richtler, T.; Rico, J.; Rieger, F.; Riitano, L.; Rizi, V.; Roache, E.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodríguez Frías, M.D.; Rodríguez-Vázquez, J.J.; Romano, P.; Romeo, G.; Rosado, J.; Rosales De Leon, A.; Rowell, G.; Rudak, B.; Ruiter, A.J.; Rulten, C.B.; Sadeh, I.; Saha, L.; Saito, T.; Salzmann, H.; Sánchez-Conde, M.; Sandaker, H.; Sangiorgi, P.; Sano, H.; Santander, M.; Santos-Lima, R.; Sapienza, V.; Šaric, T.; Sarkar, A.; Sarkar, S.; Saturni, F.G.; Savarese, S.; Scherer, A.; Schiavone, F.; Schipani, P.; Schleicher, B.; Schovanek, P.; Schubert, J.L.; Schwanke, U.; Seglar Arroyo, M.; Seitenzahl, I.R.; Sergijenko, O.; Servillat, M.; Siegert, T.; Siejkowski, H.; Siqueira, C.; Sliusar, V.; Slowikowska, A.; Sol, H.; Spencer, S.T.; Spiga, D.; Stamerra, A.; Stanic, S.; Starecki, T.; Starling, R.; Stawarz, L.; Steppa, C.; Sæther Hatlen, E.; Stolarczyk, T.; Striškovic, J.; Suda, Y.; Swierk, P.; Tajima, H.; Tak, D.; Takahashi, M.; Takeishi, R.; Tavernier, T.; Tejedor, L.A.; Terauchi, K.; Teshima, M.; Testa, V.; Tian, W.W.; Tibaldo, L.; Tibolla, O.; Todero Peixoto, C.J.; Torradeflot, F.; Torres, D.F.; Tosti, G.; Tothill, N.; Toussenel, F.; Tramacere, A.; Travnicek, P.; Tripodo, G.; Trois, A.; Truzzi, S.; Tutone, A.; Vaclavek, L.; Vacula, M.; Vallania, P.; Vallés, R.; Van Eldik, C.; Van Scherpenberg, J.; Vandenbroucke, J.; Vassiliev, V.; Vázquez Acosta, M.; Vecchi, M.; Ventura, S.; Vercellone, S.; Verna, G.; Viana, A.; Viaux, N.; Vigliano, A.; Vignatti, J.; Vigorito, C.F.; Villanueva, J.; Visentin, E.; Vitale, V.; Vodeb, V.; Voisin, V.; Voitsekhovskyi, V.; Vorobiov, S.; Voutsinas, G.; Vovk, I.; Vuillaume, T.; Wagner, S.J.; Walter, R.; White, M.; White, R.; Wierzcholska, A.; Will, M.; Williams, D.A.; Wohlleben, F.; Wolter, A.; Yamamoto, T.; Yang, L.; Yoshida, T.; Yoshikoshi, T.; Zaharijas, G.; Zampieri, L.; Zanmar Sanchez, R.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zdziarski, A.A.; Zech, A.; Zhang, W.; Zhdanov, V.I.; Zietara, K.; Živec, M.; Zuriaga-Puig, J.; and The CTAO Consortium
Publisher: Institute of Physics
Publication year: 2024
Journal: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
Journal name in source: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
Article number: 047
Volume: 2024
Issue: 7
DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2024/07/047
Web address : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2024/07/047
Self-archived copy’s web address: https://research.utu.fi/converis/portal/detail/Publication/457566144
Monochromatic gamma-ray signals constitute a potential smoking gun signature for annihilating or decaying dark matter particles that could relatively easily be distinguished from astrophysical or instrumental backgrounds. We provide an updated assessment of the sensitivity of the Cherenkov Telescope Array (CTA) to such signals, based on observations of the Galactic centre region as well as of selected dwarf spheroidal galaxies. We find that current limits and detection prospects for dark matter masses above 300 GeV will be significantly improved, by up to an order of magnitude in the multi-TeV range. This demonstrates that CTA will set a new standard for gamma-ray astronomy also in this respect, as the world's largest and most sensitive high-energy gamma-ray observatory, in particular due to its exquisite energy resolution at TeV energies and the adopted observational strategy focussing on regions with large dark matter densities. Throughout our analysis, we use up-to-date instrument response functions, and we thoroughly model the effect of instrumental systematic uncertainties in our statistical treatment. We further present results for other potential signatures with sharp spectral features, e.g. box-shaped spectra, that would likewise very clearly point to a particle dark matter origin.
Downloadable publication This is an electronic reprint of the original article. |