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The Cherenkov Telescope Array and the KM3NeT neutrino telescopes are major upcoming facilities in the fields of γ-ray and neutrino astronomy, respectively. Possible simultaneous production of γ rays and neutrinos in astrophysical accelerators of cosmic-ray nuclei motivates a combination of their data. We assess the potential of a combined analysis of CTA and KM3NeT data to determine the contribution of hadronic emission processes in known Galactic γ-ray emitters, comparing this result to the cases of two separate analyses. In doing so, we demonstrate the capability of Gammapy, an open-source software package for the analysis of γ-ray data, to also process data from neutrino telescopes. For a selection of prototypical γ-ray sources within our Galaxy, we obtain models for primary proton and electron spectra in the hadronic and leptonic emission scenario, respectively, by fitting published γ-ray spectra. Using these models and instrument response functions for both detectors, we employ the Gammapy package to generate pseudo data sets, where we assume 200 h of CTA observations and 10 years of KM3NeT detector operation. We then apply a three-dimensional binned likelihood analysis to these data sets, separately for each instrument and jointly for both. We find that the largest benefit of the combined analysis lies in the possibility of a consistent modelling of the γ-ray and neutrino emission. Assuming a purely leptonic scenario as input, we obtain, for the most favourable source, an average expected 68% credible interval that constrains the contribution of hadronic processes to the observed γ-ray emission to below 15%.
Prospects for combined analyses of hadronic emission from γ-ray sources in the Milky Way with CTA and KM3NeT
Unbehaun T.;Mohrmann L.;Funk S.;Aiello S.;Albert A.;Garre S. A.;Aly Z.;Ambrosone A.;Ameli F.;Andre M.;Androutsou E.;Anghinolfi M.;Anguita M.;Aphecetche L.;Ardid M.;Ardid S.;Atmani H.;Aublin J.;Bagatelas C.;Bailly-Salins L.;Baret B.;du Pree S. B.;Becherini Y.;Bendahman M.;Benfenati F.;Benhassi M.;Benoit D. M.;Berbee E.;Bertin V.;Biagi S.;Boettcher M.;Cabo M. B.;Boumaaza J.;Bouta M.;Bouwhuis M.;Bozza C.;Bozza R. M.;Branzas H.;Bretaudeau F.;Bruijn R.;Brunner J.;Bruno R.;Buis E.;Buompane R.;Busto J.;Caiffi B.;Calvo D.;Campion S.;Capone A.;Carenini F.;Carretero V.;Cartraud T.;Castaldi P.;Cecchini V.;Celli S.;Cerisy L.;Chabab M.;Chadolias M.;Chen A.;Cherubini S.;Chiarusi T.;Circella M.;Cocimano R.;Coelho J. A. B.;Coleiro A.;Coniglione R.;Coyle P.;Creusot A.;Cruz A.;Cuttone G.;Dallier R.;Darras Y.;De Benedittis A.;De Martino B.;Decoene V.;Del Burgo R.;Di Mauro L. S.;Di Palma I.;Diaz A. F.;Diego-Tortosa D.;Distefano C.;Domi A.;Donzaud C.;Dornic D.;Dorr M.;Drakopoulou E.;Drouhin D.;Dvornicky R.;Eberl T.;Eddymaoui A.;van Eeden T.;Eff M.;van Eijk D.;El Bojaddaini I.;El Hedri S.;Enzenhofer A.;Ferrara G.;Filipovic M. D.;Filippini F.;Fusco L. A.;Gabriel J.;Gal T.;Mendez J. G.;Soto A. G.;Oliver C. G.;Geisselbrecht N.;Ghaddari H.;Gialanella L.;Gibson B. K.;Giorgio E.;Girardi A.;Goos I.;Gozzini S. R.;Gracia R.;Graf K.;Guderian D.;Guidi C.;Guillon B.;Gutierrez M.;van Haren H.;Heijboer A.;Hekalo A.;Hennig L.;Hernandez-Rey J. J.;Huang F.;Ibnsalih W. I.;Illuminati G.;James C. W.;de Jong M.;de Jong P.;Jung B. J.;Kalaczynski P.;Kalekin O.;Katz U. F.;Chowdhury N. R. K.;Khatun A.;Kistauri G.;vander Knaap F.;Kouchner A.;Kulikovskiy V.;Kvatadze R.;Labalme M.;Lahmann R.;Larosa G.;Lastoria C.;Lazo A.;Le Stum S.;Lehaut G.;Leonora E.;Lessing N.;Levi G.;Clark M. L.;Longhitano F.;Majumdar J.;Malerba L.;Manczak J.;Manfreda A.;Marconi M.;Margiotta A.;Marinelli A.;Markou C.;Martin L.;Marzaioli F.;Mastrodicasa M.;Mastroianni S.;Micciche S.;Miele G.;Migliozzi P.;Migneco E.;Mijakowski P.;Mitsou M. L.;Mollo C. M.;Morales-Gallegos L.;Morley-Wong C.;Mosbrugger A.;Moussa A.;Mateo I. M.;Muller R.;Musone M. R.;Musumeci M.;Nauta L.;Navas S.;Nayerhoda A.;Nicolau C. A.;Nkosi B.;OFearraigh B.;Oliviero V.;Orlando A.;Oukacha E.;Gonzalez J. P.;Papalashvili G.;Gomez E. J. P.;Paun A. M.;Pavalas G. E.;Martinez S. P.;Perrin-Terrin M.;Perronnel J.;Pestel V.;Pestes R.;Piattelli P.;Poire C.;Popa V.;Pradier T.;Pulvirenti S.;Quemener G.;Quiroz C.;Rahaman U.;Randazzo N.;Razzaque S.;Rea I. C.;Real D.;Reck S.;Riccobene G.;Robinson J.;Romanov A.;Roscilli L.;Saina A.;Greus F. S.;Samtleben D. F. E.;Losa A. S.;Sanguineti M.;Santonastaso C.;Santonocito D.;Sapienza P.;Schnabel J.;Schneider M. F.;Schumann J.;Schutte H. M.;Seneca J.;Sennan N.;Setter B.;Sgura I.;Shanidze R.;Shitov Y.;Simkovic F.;Simonelli A.;Sinopoulou A.;Smirnov M. V.;Spisso B.;Spurio M.;Stavropoulos D.;Stekl I.;Taiuti M.;Tayalati Y.;Tedjditi H.;Thiersen H.;TostaeMelo I.;Trocme B.;Tsagkli S.;Tsourapis V.;Tzamariudaki E.;Vacheret A.;Valsecchi V.;Van Elewyck V.;Vannoye G.;Vasileiadis G.;de Sola F. V.;Verilhac C.;Veutro A.;Viola S.;Vivolo D.;Warnhofer H.;Wilms J.;de Wolf E.;Yousfi T.;Zarpapis G.;Zavatarelli S.;Zegarelli A.;Zito D.;Zornoza J. D.;Zuniga J.;Zywucka N.
2024-01-01
Abstract
The Cherenkov Telescope Array and the KM3NeT neutrino telescopes are major upcoming facilities in the fields of γ-ray and neutrino astronomy, respectively. Possible simultaneous production of γ rays and neutrinos in astrophysical accelerators of cosmic-ray nuclei motivates a combination of their data. We assess the potential of a combined analysis of CTA and KM3NeT data to determine the contribution of hadronic emission processes in known Galactic γ-ray emitters, comparing this result to the cases of two separate analyses. In doing so, we demonstrate the capability of Gammapy, an open-source software package for the analysis of γ-ray data, to also process data from neutrino telescopes. For a selection of prototypical γ-ray sources within our Galaxy, we obtain models for primary proton and electron spectra in the hadronic and leptonic emission scenario, respectively, by fitting published γ-ray spectra. Using these models and instrument response functions for both detectors, we employ the Gammapy package to generate pseudo data sets, where we assume 200 h of CTA observations and 10 years of KM3NeT detector operation. We then apply a three-dimensional binned likelihood analysis to these data sets, separately for each instrument and jointly for both. We find that the largest benefit of the combined analysis lies in the possibility of a consistent modelling of the γ-ray and neutrino emission. Assuming a purely leptonic scenario as input, we obtain, for the most favourable source, an average expected 68% credible interval that constrains the contribution of hadronic processes to the observed γ-ray emission to below 15%.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11567/1177196
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Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.
