Abstract
| Original language | English |
|---|---|
| Journal | Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) |
| Volume | 2021 |
| Early online date | 23 Feb 2021 |
| DOIs | |
| Publication status | Published - 28 Feb 2021 |
Bibliographical note
59 pages (including affiliations and references), 13 figures, 6 tables. Submitted to JCAP. Corresponding authors: Jonathan Biteau, Humberto Martinez-Huerta, Manuel Meyer, Santiago Pita, Ievgen VovkKeywords
- astro-ph.HE
- astro-ph.CO
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Fingerprint
Dive into the research topics of 'Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array for probing cosmology and fundamental physics with gamma-ray propagation'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), Vol. 2021, 28.02.2021.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
}
TY - JOUR
T1 - Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array for probing cosmology and fundamental physics with gamma-ray propagation
AU - Consortium, The Cherenkov Telescope Array
AU - :, null
AU - Abdalla, H.
AU - Abe, H.
AU - Acero, F.
AU - Acharyya, A.
AU - Adam, R.
AU - Agudo, I.
AU - Aguirre-Santaella, A.
AU - Alfaro, R.
AU - Alfaro, J.
AU - Alispach, C.
AU - Aloisio, R.
AU - R., Alves B
AU - Amati, L.
AU - Amato, E.
AU - Ambrosi, G.
AU - Angüner, E. O.
AU - Araudo, A.
AU - Armstrong, T.
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AU - Arrabito, L.
AU - Asano, K.
AU - Ascasíbar, Y.
AU - Ashley, M.
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AU - Balmaverde, B.
AU - Larriva, A. Baquero
AU - Martins, V. Barbosa
AU - Barkov, M.
AU - Baroncelli, L.
AU - Almeida, U. Barres de
AU - Barrio, J. A.
AU - Batista, P.
AU - Becerra, J.
AU - Becherini, Y.
AU - Beck, G.
AU - Tjus, J. Becker
AU - Belmont, R.
AU - Benbow, W.
AU - Bernardini, E.
AU - Berti, A.
AU - Berton, M.
AU - Bertucci, B.
AU - Beshley, V.
AU - Bi, B.
AU - Biasuzzi, B.
AU - Biland, A.
AU - Bissaldi, E.
AU - Biteau, J.
AU - Blanch, O.
AU - Bocchino, F.
AU - Boisson, C.
AU - Bolmont, J.
AU - Bonanno, G.
AU - Arbeletche, L. Bonneau
AU - Bonnoli, G.
AU - Bordas, P.
AU - Bottacini, E.
AU - Böttcher, M.
AU - Bozhilov, V.
AU - Bregeon, J.
AU - Brill, A.
AU - Brown, A. M.
AU - Bruno, P.
AU - Bruno, A.
AU - Bulgarelli, A.
AU - Burton, M.
AU - Buscemi, M.
AU - Caccianiga, A.
AU - Cameron, R.
AU - Capasso, M.
AU - Caprai, M.
AU - Caproni, A.
AU - Capuzzo-Dolcetta, R.
AU - Caraveo, P.
AU - Carosi, R.
AU - Carosi, A.
AU - Casanova, S.
AU - Cascone, E.
AU - Cauz, D.
AU - Cerny, K.
AU - Cerruti, M.
AU - Chadwick, P.
AU - Chaty, S.
AU - Chen, A.
AU - Chernyakova, M.
AU - Chiaro, G.
AU - Chiavassa, A.
AU - Chytka, L.
AU - Conforti, V.
AU - Conte, F.
AU - Contreras, J. L.
AU - Coronado-Blazquez, J.
AU - Cortina, J.
AU - Costa, A.
AU - Costantini, H.
AU - Covino, S.
AU - Cristofari, P.
AU - Cuevas, O.
AU - D'Ammando, F.
AU - Daniel, M. K.
AU - Davies, J.
AU - Dazzi, F.
AU - Angelis, A. De
AU - Lavergne, M. de Bony de
AU - Caprio, V. De
AU - Anjos, R. de Cássia dos
AU - Pino, E. M. de Gouveia Dal
AU - Lotto, B. De
AU - Martino, D. De
AU - Naurois, M. de
AU - Wilhelmi, E. de Oña
AU - Palma, F. De
AU - Souza, V. de
AU - Delgado, C.
AU - Ceca, R. Della
AU - Volpe, D. della
AU - Depaoli, D.
AU - Girolamo, T. Di
AU - Pierro, F. Di
AU - Díaz, C.
AU - Díaz-Bahamondes, C.
AU - Diebold, S.
AU - Djannati-Ataï, A.
AU - Dmytriiev, A.
AU - Domínguez, A.
AU - Donini, A.
AU - Dorner, D.
AU - Doro, M.
AU - Dournaux, J.
AU - Dwarkadas, V. V.
AU - Ebr, J.
AU - Eckner, C.
AU - Einecke, S.
AU - Ekoume, T. R. N.
AU - Elsässer, D.
AU - Emery, G.
AU - Evoli, C.
AU - Fairbairn, M.
AU - Falceta-Goncalves, D.
AU - Fegan, S.
AU - Feng, Q.
AU - Ferrand, G.
AU - Fiandrini, E.
AU - Fiasson, A.
AU - Fioretti, V.
AU - Foffano, L.
AU - Fonseca, M. V.
AU - Font, L.
AU - Fontaine, G.
AU - Franco, F. J.
AU - Coromina, L. Freixas
AU - Fukami, S.
AU - Fukazawa, Y.
AU - Fukui, Y.
AU - Gaggero, D.
AU - Galanti, G.
AU - Gammaldi, V.
AU - Garcia, E.
AU - Garczarczyk, M.
AU - Gascon, D.
AU - Gaug, M.
AU - Gent, A.
AU - Ghalumyan, A.
AU - Ghirlanda, G.
AU - Gianotti, F.
AU - Giarrusso, M.
AU - Giavitto, G.
AU - Giglietto, N.
AU - Giordano, F.
AU - Glicenstein, J.
AU - Goldoni, P.
AU - González, J. M.
AU - Gourgouliatos, K.
AU - Grabarczyk, T.
AU - Grandi, P.
AU - Granot, J.
AU - Grasso, D.
AU - Green, J.
AU - Grube, J.
AU - Gueta, O.
AU - Gunji, S.
AU - Halim, A.
AU - Harvey, M.
AU - Collado, T. Hassan
AU - Hayashi, K.
AU - Heller, M.
AU - Cadena, S. Hernández
AU - Hervet, O.
AU - Hinton, J.
AU - Hiroshima, N.
AU - Hnatyk, B.
AU - Hnatyk, R.
AU - Hoffmann, D.
AU - Hofmann, W.
AU - Holder, J.
AU - Horan, D.
AU - Hörandel, J.
AU - Horvath, P.
AU - Hovatta, T.
AU - Hrabovsky, M.
AU - Hrupec, D.
AU - Hughes, G.
AU - Hütten, M.
AU - Iarlori, M.
AU - Inada, T.
AU - Inoue, S.
AU - Insolia, A.
AU - Ionica, M.
AU - Iori, M.
AU - Jacquemont, M.
AU - Jamrozy, M.
AU - Janecek, P.
AU - Martínez, I. Jiménez
AU - Jin, W.
AU - Jung-Richardt, I.
AU - Jurysek, J.
AU - Kaaret, P.
AU - Karas, V.
AU - Karkar, S.
AU - Kawanaka, N.
AU - Kerszberg, D.
AU - Khélifi, B.
AU - Kissmann, R.
AU - Knödlseder, J.
AU - Kobayashi, Y.
AU - Kohri, K.
AU - Komin, N.
AU - Kong, A.
AU - Kosack, K.
AU - Kubo, H.
AU - Palombara, N. La
AU - Lamanna, G.
AU - Lang, R. G.
AU - Lapington, J.
AU - Laporte, P.
AU - Lemoine-Goumard, M.
AU - Lenain, J.
AU - Leone, F.
AU - Leto, G.
AU - Leuschner, F.
AU - Lindfors, E.
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AU - Lohse, T.
AU - Lombardi, S.
AU - Longo, F.
AU - Lopez, A.
AU - López, M.
AU - López-Coto, R.
AU - Loporchio, S.
AU - Lucarelli, F.
AU - Luque-Escamilla, P. L.
AU - Lyard, E.
AU - Maggio, C.
AU - Majczyna, A.
AU - Makariev, M.
AU - Mallamaci, M.
AU - Mandat, D.
AU - Maneva, G.
AU - Manganaro, M.
AU - Manicò, G.
AU - Marcowith, A.
AU - Marculewicz, M.
AU - Markoff, S.
AU - Marquez, P.
AU - Martí, J.
AU - Martinez, O.
AU - Martínez, M.
AU - Martínez, G.
AU - Martínez-Huerta, H.
AU - Maurin, G.
AU - Mazin, D.
AU - Mbarubucyeye, J. D.
AU - Miranda, D. Medina
AU - Meyer, M.
AU - Micanovic, S.
AU - Miener, T.
AU - Minev, M.
AU - Miranda, J. M.
AU - Mitchell, A.
AU - Mizuno, T.
AU - Mode, B.
AU - Moderski, R.
AU - Mohrmann, L.
AU - Molina, E.
AU - Montaruli, T.
AU - Moralejo, A.
AU - Merino, J. Morales
AU - Morcuende-Parrilla, D.
AU - Morselli, A.
AU - Mukherjee, R.
AU - Mundell, C.
AU - Murach, T.
AU - Muraishi, H.
AU - Nagai, A.
AU - Nakamori, T.
AU - Nemmen, R.
AU - Niemiec, J.
AU - Nieto, D.
AU - Nievas, M.
AU - Nikołajuk, M.
AU - Nishijima, K.
AU - Noda, K.
AU - Nosek, D.
AU - Nozaki, S.
AU - O'Brien, P.
AU - Ohira, Y.
AU - Ohishi, M.
AU - Oka, T.
AU - Ong, R. A.
AU - Orienti, M.
AU - Orito, R.
AU - Orlandini, M.
AU - Orlando, E.
AU - Osborne, J. P.
AU - Ostrowski, M.
AU - Oya, I.
AU - Pagliaro, A.
AU - Palatka, M.
AU - Paneque, D.
AU - Pantaleo, F. R.
AU - Paredes, J. M.
AU - Parmiggiani, N.
AU - Patricelli, B.
AU - Pavletić, L.
AU - Pe'er, A.
AU - Pech, M.
AU - Pecimotika, M.
AU - Peresano, M.
AU - Persic, M.
AU - Petruk, O.
AU - Pfrang, K.
AU - Piatteli, P.
AU - Pietropaolo, E.
AU - Pillera, R.
AU - Pilszyk, B.
AU - Pimentel, D.
AU - Pintore, F.
AU - Pita, S.
AU - Pohl, M.
AU - Poireau, V.
AU - Polo, M.
AU - Prado, R. R.
AU - Prast, J.
AU - Principe, G.
AU - Produit, N.
AU - Prokoph, H.
AU - Prouza, M.
AU - Przybilski, H.
AU - Pueschel, E.
AU - Pühlhofer, G.
AU - Pumo, M. L.
AU - Punch, M.
AU - Queiroz, F.
AU - Quirrenbach, A.
AU - Rando, R.
AU - Razzaque, S.
AU - Rebert, E.
AU - Recchia, S.
AU - Reichherzer, P.
AU - Reimer, O.
AU - Reimer, A.
AU - Renier, Y.
AU - Reposeur, T.
AU - Rhode, W.
AU - Ribeiro, D.
AU - Ribó, M.
AU - Richtler, T.
AU - Rico, J.
AU - Rieger, F.
AU - Rizi, V.
AU - Rodriguez, J.
AU - Fernandez, G. Rodriguez
AU - Ramirez, J. C. Rodriguez
AU - Vázquez, J. J. Rodríguez
AU - Romano, P.
AU - Romeo, G.
AU - Roncadelli, M.
AU - Rosado, J.
AU - Leon, A. Rosales de
AU - Rowell, G.
AU - Rudak, B.
AU - Rujopakarn, W.
AU - Russo, F.
AU - Sadeh, I.
AU - Saha, L.
AU - Saito, T.
AU - Greus, F. Salesa
AU - Sanchez, D.
AU - Sánchez-Conde, M.
AU - Sangiorgi, P.
AU - Sano, H.
AU - Santander, M.
AU - Santos, E. M.
AU - Sanuy, A.
AU - Sarkar, S.
AU - Saturni, F. G.
AU - Sawangwit, U.
AU - Scherer, A.
AU - Schleicher, B.
AU - Schovanek, P.
AU - Schussler, F.
AU - Schwanke, U.
AU - Sciacca, E.
AU - Scuderi, S.
AU - Arroyo, M. Seglar
AU - Sergijenko, O.
AU - Servillat, M.
AU - Seweryn, K.
AU - Shalchi, A.
AU - Sharma, P.
AU - Shellard, R. C.
AU - Siejkowski, H.
AU - Sinha, A.
AU - Sliusar, V.
AU - Slowikowska, A.
AU - Sokolenko, A.
AU - Sol, H.
AU - Specovius, A.
AU - Spencer, S.
AU - Spiga, D.
AU - Stamerra, A.
AU - Stanič, S.
AU - Starling, R.
AU - Stolarczyk, T.
AU - Straumann, U.
AU - Strišković, J.
AU - Suda, Y.
AU - Świerk, P.
AU - Tagliaferri, G.
AU - Takahashi, H.
AU - Takahashi, M.
AU - Tavecchio, F.
AU - Taylor, L.
AU - Tejedor, L. A.
AU - Temnikov, P.
AU - Terrier, R.
AU - Terzic, T.
AU - Testa, V.
AU - Tian, W.
AU - Tibaldo, L.
AU - Tonev, D.
AU - Torres, D. F.
AU - Torresi, E.
AU - Tosti, L.
AU - Tothill, N.
AU - Tovmassian, G.
AU - Travnicek, P.
AU - Truzzi, S.
AU - Tuossenel, F.
AU - Umana, G.
AU - Vacula, M.
AU - Vagelli, V.
AU - Valentino, M.
AU - Vallage, B.
AU - Vallania, P.
AU - Eldik, C. van
AU - Varner, G. S.
AU - Vassiliev, V.
AU - Acosta, M. Vázquez
AU - Vecchi, M.
AU - Veh, J.
AU - Vercellone, S.
AU - Vergani, S.
AU - Verguilov, V.
AU - Vettolani, G. P.
AU - Viana, A.
AU - Vigorito, C. F.
AU - Vitale, V.
AU - Vorobiov, S.
AU - Vovk, I.
AU - Vuillaume, T.
AU - Wagner, S. J.
AU - Walter, R.
AU - Watson, J.
AU - White, M.
AU - White, R.
AU - Wiemann, R.
AU - Wierzcholska, A.
AU - Will, M.
AU - Williams, D. A.
AU - Wischnewski, R.
AU - Wolter, A.
AU - Yamazaki, R.
AU - Yanagita, S.
AU - Yang, L.
AU - Yoshikoshi, T.
AU - Zacharias, M.
AU - Zaharijas, G.
AU - Zaric, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zech, A.
AU - Zechlin, H.
AU - Zhdanov, V. I.
AU - Živec, M.
N1 - 59 pages (including affiliations and references), 13 figures, 6 tables. Submitted to JCAP. Corresponding authors: Jonathan Biteau, Humberto Martinez-Huerta, Manuel Meyer, Santiago Pita, Ievgen Vovk
PY - 2021/2/28
Y1 - 2021/2/28
N2 - The Cherenkov Telescope Array (CTA), the new-generation ground-based observatory for $\gamma$-ray astronomy, provides unique capabilities to address significant open questions in astrophysics, cosmology, and fundamental physics. We study some of the salient areas of $\gamma$-ray cosmology that can be explored as part of the Key Science Projects of CTA, through simulated observations of active galactic nuclei (AGN) and of their relativistic jets. Observations of AGN with CTA will enable a measurement of $\gamma$-ray absorption on the extragalactic background light with a statistical uncertainty below 15% up to a redshift $z=2$ and to constrain or detect $\gamma$-ray halos up to intergalactic-magnetic-field strengths of at least 0.3pG. Extragalactic observations with CTA also show promising potential to probe physics beyond the Standard Model. The best limits on Lorentz invariance violation from $\gamma$-ray astronomy will be improved by a factor of at least two to three. CTA will also probe the parameter space in which axion-like particles could constitute a significant fraction, if not all, of dark matter. We conclude on the synergies between CTA and other upcoming facilities that will foster the growth of $\gamma$-ray cosmology.
AB - The Cherenkov Telescope Array (CTA), the new-generation ground-based observatory for $\gamma$-ray astronomy, provides unique capabilities to address significant open questions in astrophysics, cosmology, and fundamental physics. We study some of the salient areas of $\gamma$-ray cosmology that can be explored as part of the Key Science Projects of CTA, through simulated observations of active galactic nuclei (AGN) and of their relativistic jets. Observations of AGN with CTA will enable a measurement of $\gamma$-ray absorption on the extragalactic background light with a statistical uncertainty below 15% up to a redshift $z=2$ and to constrain or detect $\gamma$-ray halos up to intergalactic-magnetic-field strengths of at least 0.3pG. Extragalactic observations with CTA also show promising potential to probe physics beyond the Standard Model. The best limits on Lorentz invariance violation from $\gamma$-ray astronomy will be improved by a factor of at least two to three. CTA will also probe the parameter space in which axion-like particles could constitute a significant fraction, if not all, of dark matter. We conclude on the synergies between CTA and other upcoming facilities that will foster the growth of $\gamma$-ray cosmology.
KW - astro-ph.HE
KW - astro-ph.CO
U2 - 10.1088/1475-7516/2021/02/048
DO - 10.1088/1475-7516/2021/02/048
M3 - Article
VL - 2021
JO - Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP)
JF - Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP)
ER -