Prospects for Cherenkov Telescope Array Observations of the Young Supernova Remnant RX J1713.7−3946

Acero, F.; Aloisio, R.; Amans, J.; Amato, E.; Antonelli, L.A.; Aramo, C.; Armstrong, T.; Arqueros, F.; Asano, K.; Ashley, M.; Backes, M.; Balazs, C.; Balzer, A.; Bamba, A.; Barkov, M.; Barrio, J.A.; Benbow, W.; Bernlöhr, K.; Beshley, V.; Bigongiari, C.; Biland, A.; Bilinsky, A.; Bissaldi, E.; Biteau, J.; Blanch, O.; Blasi, P.; Blazek, J.; Boisson, C.; Bonanno, G.; Bonardi, A.; Bonavolontà, C.; Bonnoli, G.; Braiding, C.; Brau-Nogué, S.; Bregeon, J.; Brown, A.M.; Bugaev, V.; Bulgarelli, A.; Bulik, T.; Burton, M.; Burtovoi, A.; Busetto, G.; Böttcher, M.; Cameron, R.; Capalbi, M.; Caproni, A.; Caraveo, P.; Carosi, R.; Cascone, E.; Cerruti, M.; Chaty, S.; Chen, A.; Chen, X.; Chernyakova, M.; Chikawa, M.; Chudoba, J.; Cohen-Tanugi, J.; Colafrancesco, S.; Conforti, V.; Contreras, J.L.; Costa, A.; Cotter, G.; Covino, S.; Covone, G.; Cumani, P.; Cusumano, G.; D’Ammando, F.; D’Urso, D.; Daniel, M.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Cesare, G.; De Franco, A.; De Frondat, F.; de Gouveia Dal Pino, E.M.; De Lisio, C.; de los Reyes Lopez, R.; De Lotto, B.; de Naurois, M.; De Palma, F.; Del Santo, M.; Delgado, C.; della Volpe, D.; Di Girolamo, T.; Di Giulio, C.; Di Pierro, F.; Di Venere, L.; Doro, M.; Dournaux, J.; Dumas, D.; Dwarkadas, V.; Díaz, C.; Ebr, J.; Egberts, K.; Einecke, S.; Elsässer, D.; Eschbach, S.; Falceta-Goncalves, D.; Fasola, G.; Fedorova, E.; Fernández-Barral, A.; Ferrand, G.; Fesquet, M.; Fiandrini, E.; Fiasson, A.; Filipovíc, M.D.; Fioretti, V.; Font, L.; Fontaine, G.; Franco, F.J.; Coromina, L. Freixas; Fujita, Y.; Fukui, Y.; Funk, S.; Förster, A.; Gadola, A.; López, R. Garcia; Garczarczyk, M.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Giuliani, A.; Glicenstein, J.; Gnatyk, R.; Goldoni, P.; Grabarczyk, T.; Graciani, R.; Graham, J.; Grandi, P.; Granot, J.; Green, A.J.; Griffiths, S.; Gunji, S.; Hakobyan, H.; Hara, S.; Hassan, T.; Hayashida, M.; Heller, M.; Helo, J.C.; Hinton, J.; Hnatyk, B.; Huet, J.; Huetten, M.; Humensky, T.B.; Hussein, M.; Hörandel, J.; Ikeno, Y.; Inada, T.; Inome, Y.; Inoue, S.; Inoue, T.; Inoue, Y.; Ioka, K.; Iori, M.; Jacquemier, J.; Janecek, P.; Jankowsky, D.; Jung, I.; Kaaret, P.; Katagiri, H.; Kimeswenger, S.; Kimura, S.; Knödlseder, J.; Koch, B.; Kocot, J.; Kohri, K.; Komin, N.; Konno, Y.; Kosack, K.; Koyama, S.; Kraus, M.; Kubo, H.; Mezek, G. Kukec; Kushida, J.; Palombara, N. La; Lalik, K.; Lamanna, G.; Landt, H.; Lapington, J.; Laporte, P.; Lee, S.; Lees, J.; Lefaucheur, J.; Lenain, J.-P.; Leto, G.; Lindfors, E.; Lohse, T.; Lombardi, S.; Longo, F.; Lopez, M.; Lucarelli, F.; Luque-Escamilla, P.L.; López-Coto, R.; Maccarone, M.C.; Maier, G.; Malaguti, G.; Mandat, D.; Maneva, G.; Mangano, S.; Marcowith, A.; Martí, J.; Martínez, M.; Martínez, G.; Masuda, S.; Maurin, G.; Maxted, N.; Melioli, C.; Mineo, T.; Mirabal, N.; Mizuno, T.; Moderski, R.; Mohammed, M.; Montaruli, T.; Moralejo, A.; Mori, K.; Morlino, G.; Morselli, A.; Moulin, E.; Mukherjee, R.; Mundell, C.; Muraishi, H.; Murase, K.; Nagataki, S.; Nagayoshi, T.; Naito, T.; Nakajima, D.; Nakamori, T.; Nemmen, R.; Niemiec, J.; Nieto, D.; Nievas-Rosillo, M.; Nikołajuk, M.; Nishijima, K.; Noda, K.; Nogues, L.; Nosek, D.; Novosyadlyj, B.; Nozaki, S.; Ohira, Y.; Ohishi, M.; Ohm, S.; Okumura, A.; Ong, R.A.; Orito, R.; Orlati, A.; Ostrowski, M.; Oya, I.; Padovani, M.; Palacio, J.; Palatka, M.; Paredes, J.M.; Pavy, S.; Pe’er, A.; Persic, M.; Petrucci, P.; Petruk, O.; Pisarski, A.; Pohl, M.; Porcelli, A.; Prandini, E.; Prast, J.; Principe, G.; Prouza, M.; Pueschel, E.; Pühlhofer, G.; Quirrenbach, A.; Rameez, M.; Reimer, O.; Renaud, M.; Ribó, M.; Rico, J.; Rizi, V.; Rodriguez, J.; Fernandez, G. Rodriguez; Vázquez, J.J. Rodríguez; Romano, P.; Romeo, G.; Rosado, J.; Rousselle, J.; Rowell, G.; Rudak, B.; Sadeh, I.; Safi-Harb, S.; Saito, T.; Sakaki, N.; Sanchez, D.; Sangiorgi, P.; Sano, H.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sawada, M.; Schioppa, E.J.; Schoorlemmer, H.; Schovanek, P.; Schussler, F.; Sergijenko, O.; Servillat, M.; Shalchi, A.; Shellard, R.C.; Siejkowski, H.; Sillanpää, A.; Simone, D.; Sliusar, V.; Sol, H.; Stanič, S.; Starling, R.; Stawarz, Ł; Stefanik, S.; Stephan, M.; Stolarczyk, T.; Szanecki, M.; Szepieniec, T.; Tagliaferri, G.; Tajima, H.; Takahashi, M.; Takeda, J.; Tanaka, M.; Tanaka, S.; Tejedor, L.A.; Telezhinsky, I.; Temnikov, P.; Terada, Y.; Tescaro, D.; Teshima, M.; Testa, V.; Thoudam, S.; Tokanai, F.; Torres, D.F.; Torresi, E.; Tosti, G.; Townsley, C.; Travnicek, P.; Trichard, C.; Trifoglio, M.; Tsujimoto, S.; Vagelli, V.; Vallania, P.; Valore, L.; van Driel, W.; van Eldik, C.; Vandenbroucke, J.; Vassiliev, V.; Vecchi, M.; Vercellone, S.; Vergani, S.; Vigorito, C.; Vorobiov, S.; Vrastil, M.; Vázquez Acosta, M.L.; Wagner, S.J.; Wagner, R.; Wakely, S.P.; Walter, R.; Ward, J.E.; Watson, J.J.; Weinstein, A.; White, M.; White, R.; Wierzcholska, A.; Wilcox, P.; Williams, D.A.; Wischnewski, R.; Wojcik, P.; Yamamoto, T.; Yamamoto, H.; Yamazaki, R.; Yanagita, S.; Yang, L.; Yoshida, T.; Yoshida, M.; Yoshiike, S.; Yoshikoshi, T.; Zacharias, M.; Zampieri, L.; Zanin, R.; Zavrtanik, M.; Zavrtanik, D.; Zdziarski, A.; Zech, A.; Zechlin, H.; Zhdanov, V.; Ziegler, A.; Zorn, J.

doi:10.3847/1538-4357/aa6d67

Prospects for Cherenkov Telescope Array Observations of the Young Supernova Remnant RX J1713.7−3946

Acero, F.; Aloisio, R.; Amans, J.; Amato, E.; Antonelli, L.A.; Aramo, C.; Armstrong, T.; Arqueros, F.; Asano, K.; Ashley, M.; Backes, M.; Balazs, C.; Balzer, A.; Bamba, A.; Barkov, M.; Barrio, J.A.; Benbow, W.; Bernlöhr, K.; Beshley, V.; Bigongiari, C.; Biland, A.; Bilinsky, A.; Bissaldi, E.; Biteau, J.; Blanch, O.; Blasi, P.; Blazek, J.; Boisson, C.; Bonanno, G.; Bonardi, A.; Bonavolontà, C.; Bonnoli, G.; Braiding, C.; Brau-Nogué, S.; Bregeon, J.; Brown, A.M.; Bugaev, V.; Bulgarelli, A.; Bulik, T.; Burton, M.; Burtovoi, A.; Busetto, G.; Böttcher, M.; Cameron, R.; Capalbi, M.; Caproni, A.; Caraveo, P.; Carosi, R.; Cascone, E.; Cerruti, M.; Chaty, S.; Chen, A.; Chen, X.; Chernyakova, M.; Chikawa, M.; Chudoba, J.; Cohen-Tanugi, J.; Colafrancesco, S.; Conforti, V.; Contreras, J.L.; Costa, A.; Cotter, G.; Covino, S.; Covone, G.; Cumani, P.; Cusumano, G.; D’Ammando, F.; D’Urso, D.; Daniel, M.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Cesare, G.; De Franco, A.; De Frondat, F.; de Gouveia Dal Pino, E.M....

Authors

F. Acero

R. Aloisio

J. Amans

E. Amato

L.A. Antonelli

C. Aramo

T. Armstrong

F. Arqueros

K. Asano

M. Ashley

M. Backes

C. Balazs

A. Balzer

A. Bamba

M. Barkov

J.A. Barrio

W. Benbow

K. Bernlöhr

V. Beshley

C. Bigongiari

A. Biland

A. Bilinsky

E. Bissaldi

J. Biteau

O. Blanch

P. Blasi

J. Blazek

C. Boisson

G. Bonanno

A. Bonardi

C. Bonavolontà

G. Bonnoli

C. Braiding

S. Brau-Nogué

J. Bregeon

Dr Anthony Brown anthony.brown@durham.ac.uk
Assistant Professor

V. Bugaev

A. Bulgarelli

T. Bulik

M. Burton

A. Burtovoi

G. Busetto

M. Böttcher

R. Cameron

M. Capalbi

A. Caproni

P. Caraveo

R. Carosi

E. Cascone

M. Cerruti

S. Chaty

A. Chen

X. Chen

M. Chernyakova

M. Chikawa

J. Chudoba

J. Cohen-Tanugi

S. Colafrancesco

V. Conforti

J.L. Contreras

A. Costa

G. Cotter

S. Covino

G. Covone

P. Cumani

G. Cusumano

F. D’Ammando

D. D’Urso

M. Daniel

F. Dazzi

A. De Angelis

G. De Cesare

A. De Franco

F. De Frondat

E.M. de Gouveia Dal Pino

C. De Lisio

R. de los Reyes Lopez

B. De Lotto

M. de Naurois

F. De Palma

M. Del Santo

C. Delgado

D. della Volpe

T. Di Girolamo

C. Di Giulio

F. Di Pierro

L. Di Venere

M. Doro

J. Dournaux

D. Dumas

V. Dwarkadas

C. Díaz

J. Ebr

K. Egberts

S. Einecke

D. Elsässer

S. Eschbach

D. Falceta-Goncalves

G. Fasola

E. Fedorova

A. Fernández-Barral

G. Ferrand

M. Fesquet

E. Fiandrini

A. Fiasson

M.D. Filipovíc

V. Fioretti

L. Font

G. Fontaine

F.J. Franco

L. Freixas Coromina

Y. Fujita

Y. Fukui

S. Funk

A. Förster

A. Gadola

R. Garcia López

M. Garczarczyk

N. Giglietto

F. Giordano

A. Giuliani

J. Glicenstein

R. Gnatyk

P. Goldoni

T. Grabarczyk

R. Graciani

J. Graham

P. Grandi

J. Granot

A.J. Green

S. Griffiths

S. Gunji

H. Hakobyan

S. Hara

T. Hassan

M. Hayashida

M. Heller

J.C. Helo

J. Hinton

B. Hnatyk

J. Huet

M. Huetten

T.B. Humensky

M. Hussein

J. Hörandel

Y. Ikeno

T. Inada

Y. Inome

S. Inoue

T. Inoue

Y. Inoue

K. Ioka

M. Iori

J. Jacquemier

P. Janecek

D. Jankowsky

I. Jung

P. Kaaret

H. Katagiri

S. Kimeswenger

S. Kimura

J. Knödlseder

B. Koch

J. Kocot

K. Kohri

N. Komin

Y. Konno

K. Kosack

S. Koyama

M. Kraus

H. Kubo

G. Kukec Mezek

J. Kushida

N. La Palombara

K. Lalik

G. Lamanna

H. Landt

J. Lapington

P. Laporte

S. Lee

J. Lees

J. Lefaucheur

J.-P. Lenain

G. Leto

E. Lindfors

T. Lohse

S. Lombardi

F. Longo

M. Lopez

F. Lucarelli

P.L. Luque-Escamilla

R. López-Coto

M.C. Maccarone

G. Maier

G. Malaguti

D. Mandat

G. Maneva

S. Mangano

A. Marcowith

J. Martí

M. Martínez

G. Martínez

S. Masuda

G. Maurin

N. Maxted

C. Melioli

T. Mineo

N. Mirabal

T. Mizuno

R. Moderski

M. Mohammed

T. Montaruli

A. Moralejo

K. Mori

G. Morlino

A. Morselli

E. Moulin

R. Mukherjee

C. Mundell

H. Muraishi

K. Murase

S. Nagataki

T. Nagayoshi

T. Naito

D. Nakajima

T. Nakamori

R. Nemmen

J. Niemiec

D. Nieto

M. Nievas-Rosillo

M. Nikołajuk

K. Nishijima

K. Noda

L. Nogues

D. Nosek

B. Novosyadlyj

S. Nozaki

Y. Ohira

M. Ohishi

S. Ohm

A. Okumura

R.A. Ong

R. Orito

A. Orlati

M. Ostrowski

I. Oya

M. Padovani

J. Palacio

M. Palatka

J.M. Paredes

S. Pavy

A. Pe’er

M. Persic

P. Petrucci

O. Petruk

A. Pisarski

M. Pohl

A. Porcelli

E. Prandini

J. Prast

G. Principe

M. Prouza

E. Pueschel

G. Pühlhofer

A. Quirrenbach

M. Rameez

O. Reimer

M. Renaud

M. Ribó

J. Rico

V. Rizi

J. Rodriguez

G. Rodriguez Fernandez

J.J. Rodríguez Vázquez

P. Romano

G. Romeo

J. Rosado

J. Rousselle

G. Rowell

B. Rudak

I. Sadeh

S. Safi-Harb

T. Saito

N. Sakaki

D. Sanchez

P. Sangiorgi

H. Sano

M. Santander

S. Sarkar

M. Sawada

E.J. Schioppa

H. Schoorlemmer

P. Schovanek

F. Schussler

O. Sergijenko

M. Servillat

A. Shalchi

R.C. Shellard

H. Siejkowski

A. Sillanpää

D. Simone

V. Sliusar

H. Sol

S. Stanič

R. Starling

Ł Stawarz

S. Stefanik

M. Stephan

T. Stolarczyk

M. Szanecki

T. Szepieniec

G. Tagliaferri

H. Tajima

M. Takahashi

J. Takeda

M. Tanaka

S. Tanaka

L.A. Tejedor

I. Telezhinsky

P. Temnikov

Y. Terada

D. Tescaro

M. Teshima

V. Testa

S. Thoudam

F. Tokanai

D.F. Torres

E. Torresi

G. Tosti

C. Townsley

P. Travnicek

C. Trichard

M. Trifoglio

S. Tsujimoto

V. Vagelli

P. Vallania

L. Valore

W. van Driel

C. van Eldik

J. Vandenbroucke

V. Vassiliev

M. Vecchi

S. Vercellone

S. Vergani

C. Vigorito

S. Vorobiov

M. Vrastil

M.L. Vázquez Acosta

S.J. Wagner

R. Wagner

S.P. Wakely

R. Walter

J.E. Ward

J.J. Watson

A. Weinstein

M. White

R. White

A. Wierzcholska

P. Wilcox

D.A. Williams

R. Wischnewski

P. Wojcik

T. Yamamoto

H. Yamamoto

R. Yamazaki

S. Yanagita

L. Yang

T. Yoshida

M. Yoshida

S. Yoshiike

T. Yoshikoshi

M. Zacharias

L. Zampieri

R. Zanin

M. Zavrtanik

D. Zavrtanik

A. Zdziarski

A. Zech

H. Zechlin

V. Zhdanov

A. Ziegler

J. Zorn

Abstract

We perform simulations for future Cherenkov Telescope Array (CTA) observations of RX J1713.7−3946, a young supernova remnant (SNR) and one of the brightest sources ever discovered in very high energy (VHE) gamma rays. Special attention is paid to exploring possible spatial (anti)correlations of gamma rays with emission at other wavelengths, in particular X-rays and CO/H i emission. We present a series of simulated images of RX J1713.7−3946 for CTA based on a set of observationally motivated models for the gamma-ray emission. In these models, VHE gamma rays produced by high-energy electrons are assumed to trace the nonthermal X-ray emission observed by XMM-Newton, whereas those originating from relativistic protons delineate the local gas distributions. The local atomic and molecular gas distributions are deduced by the NANTEN team from CO and H i observations. Our primary goal is to show how one can distinguish the emission mechanism(s) of the gamma rays (i.e., hadronic versus leptonic, or a mixture of the two) through information provided by their spatial distribution, spectra, and time variation. This work is the first attempt to quantitatively evaluate the capabilities of CTA to achieve various proposed scientific goals by observing this important cosmic particle accelerator.

Citation

Acero, F., Aloisio, R., Amans, J., Amato, E., Antonelli, L., Aramo, C., …Zorn, J. (2017). Prospects for Cherenkov Telescope Array Observations of the Young Supernova Remnant RX J1713.7−3946. Astrophysical Journal, 840(2), Article 74. https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa6d67

Journal Article Type	Article
Acceptance Date	Apr 12, 2017
Online Publication Date	May 9, 2017
Publication Date	May 9, 2017
Deposit Date	May 30, 2017
Publicly Available Date	Jun 14, 2017
Journal	Astrophysical Journal
Print ISSN	0004-637X
Publisher	American Astronomical Society
Peer Reviewed	Peer Reviewed
Volume	840
Issue	2
Article Number	74
DOI	https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa6d67
Public URL	https://durham-repository.worktribe.com/output/1356368