Detection potential of the KM3NeT detector for high-energy neutrinos from the Fermi bubbles

Adrián Martínez, S.; Ageron, M.; Aguilar, J. A.; Aharonian, F.; Aiello, S.; Albert, A.; Alexandri, M.; Ameli, F.; Anassontzis, E. G.; Anghinolfi, M.; Anton, G.; Anvar, S.; Ardid, M.; Assis Jesus, A.; Aubert, J. J.; Bakker, R.; Ball, A. E.; Barbarino, G.; Barbarito, E.; Barbato, F.; Baret, B.; de Bel, M.; Belias, A.; Bellou, N.; Berbee, E.; Berkien, A.; Bersani, A.; Bertin, V.; Beurthey, S.; Biagi, Simone; Bigongiari, C.; Bigourdan, B.; Billault, M.; de Boer, R.; Boer Rookhuizen, H.; Bonori, M.; Borghini, M.; Bou Cabo, M.; Bouhadef, B.; Bourlis, G.; Bouwhuis, M.; Bradbury, S.; Brown, A.; Bruni, F.; Brunner, J.; Brunoldi, M.; Busto, J.; Cacopardo, G.; Caillat, L.; Calvo Díaz Aldagalán, D.; Calzas, A.; Canals, M.; Capone, A.; Carr, J.; Castorina, E.; Cecchini, Stefano; Ceres, A.; Cereseto, R.; Chaleil, T. h.; Chateau, F.; Chiarusi, Tommaso; Choqueuse, D.; Christopoulou, P. E.; Chronis, G.; Ciaffoni, O.; Circella, M.; Cocimano, R.; Cohen, F.; Colijn, F.; Coniglione, R.; Cordelli, M.; Cosquer, A.; Costa, M.; Coyle, P.; Craig, J.; Creusot, A.; Curtil, C.; D’Amico, A.; Damy, G.; De Asmundis, R.; De Bonis, G.; Decock, G.; Decowski, P.; Delagnes, E.; De Rosa, G.; Distefano, C.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dorosti Hasankiadeh, Q.; Drogou, J.; Drouhin, D.; Druillole, F.; Drury, L.; Durand, D.; Durand, G. A.; Eberl, T.; Emanuele, U.; Enzenhöfer, A.; Ernenwein, J. P.; Escoffier, S.; Espinosa, V.; Etiope, G.; Favali, P.; Felea, D.; Ferri, M.; Ferry, S.; Flaminio, V.; Folger, F.; Fotiou, A.; Fritsch, U.; Gajanana, D.; Garaguso, R.; Gasparini, G. P.; Gasparoni, F.; Gautard, V.; Gensolen, F.; Geyer, K.; Giacomelli, GIORGIO MARIA; Gialas, I.; Giordano, V.; Giraud, J.; Gizani, N.; Gleixner, A.; Gojak, C.; Gómez González, J. P.; Graf, K.; Grasso, D.; Grimaldi, A.; Groenewegen, R.; Guédé, Z.; Guillard, G.; Guilloux, F.; Habel, R.; Hallewell, G.; van Haren, H.; van Heerwaarden, J.; Heijboer, A.; Heine, E.; Hernández Rey, J. J.; Herold, B.; Hillebrand, T.; van de Hoek, M.; Hogenbirk, J.; Hößl, J.; Hsu, C. C.; Imbesi, M.; Jamieson, A.; Jansweijer, P.; de Jong, M.; Jouvenot, F.; Kadler, M.; Kalantar Nayestanaki, N.; Kalekin, O.; Kappes, A.; Karolak, M.; Katz, U. F.; Kavatsyuk, O.; Keller, P.; Kiskiras, Y.; Klein, R.; Kok, H.; Kontoyiannis, H.; Kooijman, P.; Koopstra, J.; Kopper, C.; Korporaal, A.; Koske, P.; Kouchner, A.; Koutsoukos, S.; Kreykenbohm, I.; Kulikovskiy, V.; Laan, M.; La Fratta, C.; Lagier, P.; Lahmann, R.; Lamare, P.; Larosa, G.; Lattuada, D.; Leisos, A.; Lenis, D.; Leonora, E.; Le Provost, H.; Lim, G.; Llorens, C. D.; Lloret, J.; Löhner, H.; Lo Presti, D.; Lotrus, P.; Louis, F.; Lucarelli, F.; Lykousis, V.; Malyshev, D.; Mangano, S.; Marcoulaki, E. C.; Margiotta, Annarita; Marinaro, G.; Marinelli, A.; Mariş, O.; Markopoulos, E.; Markou, C.; Martínez Mora, J. A.; Martini, A.; Marvaldi, J.; Masullo, R.; Maurin, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Minutoli, S.; Miraglia, A.; Mollo, C. M.; Mongelli, M.; Monmarthe, E.; Morganti, M.; Mos, S.; Motz, H.; Moudden, Y.; Mul, G.; Musico, P.; Musumeci, M.; Naumann, C. h.; Neff, M.; Nicolaou, C.; Orlando, A.; Palioselitis, D.; Papageorgiou, K.; Papaikonomou, A.; Papaleo, R.; Papazoglou, I. A.; Păvălaş, G. E.; Peek, H. Z.; Perkin, J.; Piattelli, P.; Popa, V.; Pradier, T.; Presani, E.; Priede, I. G.; Psallidas, A.; Rabouille, C.; Racca, C.; Radu, A.; Randazzo, N.; Rapidis, P. A.; Razis, P.; Real, D.; Reed, C.; Reito, S.; Resvanis, L. K.; Riccobene, G.; Richter, R.; Roensch, K.; Rolin, J.; Rose, J.; Roux, J.; Rovelli, A.; Russo, A.; Russo, G. V.; Salesa, F.; Samtleben, D.; Sapienza, P.; Schmelling, J. W.; Schmid, J.; Schnabel, J.; Schroeder, K.; Schuller, J. P.; Schussler, F.; Sciliberto, D.; Sedita, M.; Seitz, T.; Shanidze, R.; Simeone, F.; Siotis, I.; Sipala, V.; Sollima, C.; Sparnocchia, S.; Spies, A.; Spurio, Maurizio; Staller, T.; Stavrakakis, S.; Stavropoulos, G.; Steijger, J.; Stolarczyk, T. h.; Stransky, D.; Taiuti, M.; Taylor, A.; Thompson, L.; Timmer, P.; Tonoiu, D.; Toscano, S.; Touramanis, C.; Trasatti, L.; Traverso, P.; Trovato, A.; Tsirigotis, A.; Tzamarias, S.; Tzamariudaki, E.; Urbano, F.; Vallage, B.; Van Elewyck, V.; Vannoni, G.; Vecchi, M.; Vernin, P.; Viola, S.; Vivolo, D.; Wagner, S.; Werneke, P.; White, R. J.; Wijnker, G.; Wilms, J.; de Wolf, E.; Yepes, H.; Zhukov, V.; Zonca, E.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.

doi:10.1016/j.astropartphys.2012.11.010

A recent analysis of the Fermi Large Area Telescope data provided evidence for a high-intensity emission of high-energy gamma rays with a E^-2 spectrum from two large areas, spanning 50° above and below the Galactic centre (the ‘‘Fermi bubbles’’). A hadronic mechanism was proposed for this gamma-ray emission making the Fermi bubbles promising source candidates of high-energy neutrino emission. In this work Monte Carlo simulations regarding the detectability of high-energy neutrinos from the Fermi bubbles with the future multi-km^3 neutrino telescope KM3NeT in the Mediterranean Sea are presented. Under the hypothesis that the gamma-ray emission is completely due to hadronic processes, the results indicate that neutrinos from the bubbles could be discovered in about one year of operation, for a neutrino spetrum with a cutoff at 100 TeV and a detector with about 6 km^3 of instrumented volume. The effect of a possible lower cutoff is also considered.

S. Adrián-Martínez, M. Ageron, J.A. Aguilar, F. Aharonian, S. Aiello, A. Albert, et al. (2013). Detection potential of the KM3NeT detector for high-energy neutrinos from the Fermi bubbles. ASTROPARTICLE PHYSICS, 42, 7-14 [10.1016/j.astropartphys.2012.11.010].