Examinando por Autor "CTA Consortium"

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Dark matter line searches with the Cherenkov Telescope Array
(IOP Publishing, 2024-07-19) S. Abe et al; CTA Consortium
Las señales monocromáticas de rayos gamma constituyen una posible firma inequívoca ("smoking gun") de la aniquilación o desintegración de partículas de materia oscura, que podrían distinguirse relativamente fácil de los fondos astrofísicos o instrumentales. Este artículo proporciona una evaluación actualizada de la sensibilidad del Cherenkov Telescope Array (CTA) a este tipo de señales, basada en observaciones de la región del centro galáctico, así como de galaxias enanas esferoidales seleccionadas. Se halla que los límites actuales y las perspectivas de detección para masas de materia oscura superiores a 300 GeV se mejorarán significativamente, hasta en un orden de magnitud en el rango de varios TeV. Esto demuestra que CTA establecerá un nuevo estándar en la astronomía de rayos gamma, consolidándose como el observatorio más grande y sensible para rayos gamma de alta energía. En particular, esta capacidad se debe a su extraordinaria resolución energética en el rango de TeV y a su estrategia de observación, que se centra en regiones con altas densidades de materia oscura. A lo largo de este análisis, se emplean funciones de respuesta instrumental actualizadas y se modela de manera rigurosa el efecto de las incertidumbres sistemáticas instrumentales en su tratamiento estadístico. Además, se presentan resultados para otras posibles señales con características espectrales pronunciadas, como espectros en forma de "caja", que también apuntarían claramente a un origen relacionado con partículas de materia oscura.
Multiwavelength study of the galactic PeVatron candidate LHAASO J2108+5157
(EDP Sciences, 2023-05-10) S. Abe et al.; CTA Consortium
La colaboración Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) ha descubierto varias nuevas fuentes de rayos gamma de ultraalta energía (UHE), lo que representa un avance en la búsqueda de los PeVatrons galácticos, posibles fuentes de rayos cósmicos de hasta PeV. Sin embargo, la emisión multi-TeV observada podría deberse tanto a un acelerador hadrónico como a dispersión Compton inversa de electrones en un entorno dominado por radiación. El estudio se centra en la fuente LHAASO J2108+5157, que carece de una contraparte conocida de muy alta energía (VHE). Para investigarla, se recopilaron datos del XMM-Newton (rayos X, 3.8 h), LST-1 (49 h en el rango TeV) y Fermi-LAT (12 años, alta energía). Los análisis revelaron un exceso de 3,7σ en los datos del LST-1 a energías E > 3 TeV, sin indicios claros de una nebulosa de viento de púlsar (PWN) o un remanente de supernova (SNR) en los datos de rayos X. Los resultados sugieren que la emisión observada podría explicarse mediante dispersión Compton inversa de electrones relativistas, compatible con un halo de TeV o una PWN, aunque la ausencia de un púlsar cercano plantea dudas. Alternativamente, los rayos gamma de UHE podrían deberse a la desintegración de π⁰ por interacción de protones relativistas con nubes moleculares cercanas. El origen de la emisión en alta energía (HE) sigue siendo incierto.
Observations of the Crab Nebula and Pulsar with the Large-sized Telescope Prototype of the Cherenkov Telescope Array
(IOP Publishing, 2023-10-10) H. Abe et al; CTA Consortium
CTA (Cherenkov Telescope Array) es un observatorio terrestre de próxima generación para la astronomía de rayos gamma a energías muy altas. El prototipo del Telescopio de Gran Tamaño (LST1) está ubicado en el sitio CTA-Norte, en la isla canaria de La Palma. Los LST están diseñados para ofrecer un rendimiento óptimo en la parte más baja del rango de energía cubierto por CTA, llegando hasta aproximadamente 20 GeV. El LST1 comenzó a realizar observaciones astronómicas en noviembre de 2019, durante su fase de puesta en marcha, y ha estado recopilando datos desde entonces. Se presentan las primeras observaciones del LST1 de la Nebulosa del Cangrejo, la vela estándar de la astronomía de rayos gamma de muy alta energía, y las utilizamos, junto con simulaciones, para evaluar el rendimiento del telescopio. El LST1 ha alcanzado el rendimiento esperado durante su período de puesta en marcha, necesitando solo un ajuste menor en las simulaciones preexistentes para coincidir con el comportamiento del telescopio. El umbral de energía a nivel de disparo es de aproximadamente 20 GeV, aumentando a alrededor de 30 GeV después del análisis de los datos. Los parámetros de rendimiento dependen fuertemente de la energía y de la rigurosidad de los cortes de selección de rayos gamma en el análisis: la resolución angular varía entre 0,12° y 0,40°, y la resolución energética entre un 15% y un 50%. La sensibilidad de flujo es de aproximadamente el 1,1% del flujo de la Nebulosa del Cangrejo por encima de 250 GeV para una observación de 50 horas (12% para 30 minutos). La distribución espectral de energía (en el rango de 0,03–30 TeV) y la curva de luz obtenida para la Nebulosa del Cangrejo concuerdan con mediciones previas, considerando las incertidumbres estadísticas y sistemáticas. También se detecta una señal periódica clara proveniente del púlsar en el centro de la Nebulosa.
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array for probing cosmology and fundamental physics with gamma-ray propagation
(IOP Publishing, 2021-02-23) H. Abdalla et al; CTA Consortium
El observatorio Cherenkov Telescope Array (CTA) es el observatorio terrestre de nueva generación para la astronomía de rayos gamma que ofrece capacidades únicas para abordar preguntas importantes aún abiertas en astrofísica, cosmología y física fundamental. En este artículo se estudian algunas de las áreas destacadas de la cosmología de rayos gamma que pueden explorarse como parte de los Proyectos Clave de Ciencia de CTA, a través de observaciones simuladas de núcleos galácticos activos (AGN) y sus jets relativistas. Las observaciones de AGN con CTA permitirán medir la absorción de rayos gamma en la luz de fondo extragaláctica con una incertidumbre estadística inferior al 15% hasta un corrimiento al rojo de z = 2 y restringir o detectar halos de rayos gamma hasta intensidades del campo magnético intergaláctico de al menos 0.3 pG. Las observaciones extragalácticas con CTA también muestran un potencial prometedor para explorar la física más allá del Modelo Estándar. Los mejores límites sobre la violación de la invariancia de Lorentz a partir de la astronomía de rayos gamma se mejorarán en al menos un factor entre dos y tres. Además, CTA explorará el espacio de parámetros en el que las partículas similares a axiones podrían constituir una fracción significativa, si no la totalidad, de la materia oscura. Concluye resaltando las sinergias entre CTA y otras instalaciones emergentes que impulsarán el desarrollo de la cosmología de rayos gamma.
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to a dark matter signal from the Galactic centre
(IOP Publishing, 2021-01-27) A. Acharyya et al; CTA Consortium
El artículo proporciona una evaluación actualizada del potencial del Cherenkov Telescope Array (CTA) para buscar materia oscura producida térmicamente en la escala de TeV, a través de la señal de rayos gamma asociada a la aniquilación de pares de partículas de materia oscura en la región alrededor del centro galáctico. CTA abrirá una nuevo horizonte de potencial de descubrimiento, ampliando significativamente el rango de modelos que pueden ser probados de manera robusta a partir de un perfil estándar de la distribución de densidad de materia oscura. Es importante destacar que, incluso en el caso de un perfil aplanado, la sensibilidad proyectada del observatorio CTA será suficiente para examinar diversos modelos bien fundamentados de materia oscura producida térmicamente en la escala de TeV. Esto se debe a la sensibilidad sin precedentes de CTA, junto con su resolución angular y energética, así como a su estrategia de observación planificada. El examen de CTA sobre la región interna de la galaxia abarcará un área mucho mayor que las campañas de observación previas realizadas con telescopios Cherenkov atmosféricos de imágenes. El observatorio CTA mapeará con una precisión sin precedentes la emisión difusa a gran escala en rayos gamma de alta energía, que constituye un antecedente para las búsquedas de materia oscura, para el cual se adoptarán modelos de última generación basados en datos actuales. A lo largo del análisis, se emplean herramientas Monte Carlo actualizadas para la reconstrucción de eventos desarrolladas por el consorcio CTA y se presta especial atención a la cuantificación del nivel de incertidumbres sistemáticas instrumentales, así como de los errores sistemáticos en las plantillas de fondo, necesarios para explorar la materia oscura producida térmicamente en estas energías.
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to spectral signatures of hadronic PeVatrons with application to Galactic Supernova Remnants
(Elsevier, 2023-03-24) F. Acero et al.; CTA Consortium
El espectro energético local de los rayos cósmicos exhibe un suavizado espectral a energías alrededor de los 3 PeV. Las fuentes capaces de acelerar hadrones a dichas energías se denominan PeVatrons hadrónicos. Sin embargo, aún no se han identificado de manera definitiva PeVatrons hadrónicos dentro de la galaxia. Se han propuesto varias clases de fuentes, incluidas las Remanentes de Supernova Galácticas (SNRs), como candidatas a PeVatrons. Se evalúa el potencial del Cherenkov Telescope Array (CTA) para buscar PeVatrons hadrónicos, enfocándose en el uso de firmas espectrales de rayos gamma de muy alta energía para su identificación. Bajo el supuesto de que las SNRs pueden acelerar rayos cósmicos hasta energías "rodilla" (punto característico en el espectro de rayos cósmicos), se estima el número de SNRs galácticas que podrían ser identificadas como PeVatrons con CTA dentro de un modelo de evolución de SNRs. Además, se investiga el potencial de una estrategia de observación de seguimiento bajo condiciones de luz lunar para la búsqueda de PeVatrons. Se introducen métodos estadísticos para la identificación de PeVatrons y se realizan simulaciones Monte Carlo realistas de la respuesta del observatorio CTA a los espectros de emisión de PeVatrons hadrónicos. Basado en simulaciones de un modelo simplificado para la evolución de SNRs, se espera que un escaneo del plano galáctico con CTA, tras 10 horas de exposición, permita detectar una señal de rayos gamma en un promedio de 9 SNRs galácticas como PeVatrons. Además, se demuestra que el CTA tiene un excelente potencial para confirmar estas fuentes como PeVatrons mediante observaciones más profundas, con exposiciones del orden de 100 horas por fuente.