Sachverhalt:
A.
Die Sunrise Communications AG ersuchte die Stadt Aarau um Bewilligung einer Mobilfunkantenne auf dem Dach des am Aarmattweg 7 gelegenen Mehrfamilienhauses (Parzelle Nr. 3629). Der Stadtrat Aarau wies das Gesuch am 31. Mai 2010 ab, da die geplante Antenne der Ensembleschutzzone widerspreche, in der die Bauparzelle liegt. Der Regierungsrat des Kantons Aargau hob diesen Entscheid auf Beschwerde hin auf und wies den Stadtrat Aarau an, die Bewilligung unter den üblichen kommunalen Auflagen und Bedingungen zu erteilen. Die von A._ und weiteren Nachbarn dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Aargau am 23. August 2012 ab.
B.
A._ und 23 Mitbeteiligte beantragen dem Bundesgericht mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten, den Entscheid des Verwaltungsgerichts vom 23. August 2012 aufzuheben und die Baubewilligung für die Mobilfunkantenne zu verweigern.
Die Sunrise Communications AG ersucht um Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Die Stadt Aarau und das Verwaltungsgericht haben ausdrücklich auf eine Vernehmlassung verzichtet. Der Regierungsrat hat sich nicht vernehmen lassen.
Der Präsident der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung des Bundesgerichts hat der Beschwerde am 3. Dezember 2012 die aufschiebende Wirkung zuerkannt.

Erwägungen:
1.
Die Parzelle, auf welcher die umstrittene Mobilfunkantenne erstellt werden soll, liegt in der Wohnzone W3 und zugleich in der Ensembleschutzzone "Herzbergsiedlung". Streitgegenstand bildet allein die Vereinbarkeit der Antenne mit der Ensembleschutzzone, insbesondere mit dem in dieser Zone geltenden Verbot von Aussenantennen. Demgegenüber ist unbestritten, dass die geplante Anlage die bundesrechtlichen Anforderungen gemäss der Verordnung vom 23. Dezember 1999 über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV; SR 814.710) einhält.
Nach § 35 Abs. 1 der Bau- und Nutzungsordnung der Stadt Aarau vom 24. März 2003 (BNO) dient die Ensembleschutzzone der Erhaltung und sachgemässen Erneuerung geschichtlich, architektonisch oder städtebaulich wertvoller Baugebiete, Orts- und Strassenbilder sowie der guten Einpassung von ergänzenden oder allenfalls ersetzenden Neu- und Umbauten (Abs. 1). Um- und Erweiterungsbauten sind zulässig, wenn der Schutzzweck nicht beeinträchtigt wird (Abs. 3). Aussenantennen sind nicht zugelassen (Abs. 6).
Die Vorinstanz erachtet die geplante Mobilfunkantenne mit dem Schutzzweck der Ensembleschutzzone für vereinbar und das Antennenverbot unter den gegebenen Umständen nicht für anwendbar. Mit der Abweisung des Baugesuchs habe die Stadt Aarau den ihr zustehenden Beurteilungsspielraum überschritten. Die Beschwerdeführer sehen in dieser Beurteilung eine Verletzung der Gemeindeautonomie, auf die sie sich "hilfsweise" berufen. Weiter rügen sie einzelne Sachverhaltsfeststellungen als offensichtlich unzutreffend im Sinne von <ref-law> und beanstanden die Anwendung von § 35 BNO als willkürlich. Schliesslich werfen sie der Vorinstanz ebenfalls eine Verletzung des Gleichbehandlungsgrundsatzes (<ref-law>) vor.
2.
Es ist unbestritten, dass die Aargauer Gemeinden im Bereich der Ortsplanung und insbesondere bei der Festsetzung und Anwendung von Ensembleschutzzonen über Autonomie verfügen. Die Beschwerdeführer können als Nachbarn ebenfalls eine Verletzung dieser Autonomie geltend machen (Art. 89 Abs. 1 und Art. 95 lit. c BGG). Eine solche kommt indessen von vornherein nur in Betracht, wenn die Gemeinde selber eine bestimmte Auslegung ihrer eigenen Vorschriften verficht und diese nicht einfach den Rechtsmittelbehörden überlässt (Urteil 1C_53/2013 vom 7. Mai 2013 E. 1.1 und 5.4 mit Hinweisen). Diese Voraussetzung ist erfüllt. Der Stadtrat Aarau hat zwar im bundesgerichtlichen Verfahren auf eine Vernehmlassung verzichtet, zugleich aber auf seine Stellungnahme im vorinstanzlichen Verfahren verwiesen, in der er eine Abweisung des Baugesuchs befürwortete und an seiner eigenen Auslegung von § 35 BNO festhielt.
Eine Gemeinde kann sich unter Berufung auf ihre Autonomie dagegen zur Wehr setzen, dass eine kantonale Behörde in einem Rechtsmittelverfahren ihre Prüfungsbefugnis überschreitet oder die den betreffenden Sachbereich ordnenden Vorschriften unrichtig auslegt und anwendet. Ferner kann sie geltend machen, die kantonale Behörde habe die Tragweite von verfassungsmässigen Rechten missachtet. Die Anwendung von eidgenössischem und kantonalem Verfassungsrecht prüft das Bundesgericht mit freier Kognition, die Handhabung von kantonalem Gesetzes- und Verordnungsrecht unter dem Gesichtswinkel des Willkürverbots. Zudem auferlegt sich das Bundesgericht Zurückhaltung, soweit die Beurteilung der Streitsache von einer Würdigung der örtlichen Verhältnisse abhängt, welche die kantonalen Behörden besser überblicken (<ref-ruling> E. 1.2 S. 305; <ref-ruling> E. 5.2 S. 245; je mit Hinweisen).
Die vorinstanzliche Prüfungsbefugnis erstreckt sich auf die unrichtige und unvollständige Feststellung des Sachverhalts sowie die Rechtskontrolle. Hingegen umfasst sie - abgesehen von hier nicht zutreffenden Ausnahmen - keine Prüfung der Angemessenheit (§ 55 des Gesetzes vom 4. Dezember 2007 über die Verwaltungsrechtspflege [Verwaltungsrechtspflegegesetz, VRPG; SAR 271.200]). Die Beschwerdeführer behaupten zu Recht nicht, die Vorinstanz habe den bei ihr angefochtenen Entscheid auf seine Angemessenheit überprüft; sie werfen ihr jedoch vor, die Rechtskontrolle zu weit ausgedehnt und das der Gemeinde zustehende Ermessen missachtet zu haben.
§ 35 BNO, dessen Auslegung und Anwendung umstritten ist, räumt der Baubewilligungsbehörde kein Ermessen im technischen Sinn ein. Die Norm enthält vielmehr unbestimmte Rechtsbegriffe, deren Auslegung im Unterschied zur Angemessenheit der gerichtlichen Kontrolle untersteht, auch wenn ein gewisser Beurteilungsspielraum der Gemeinden zu beachten ist (vgl. PIERRE TSCHANNEN/ULRICH ZIMMERLI/MARKUS MÜLLER, Allgemeines Verwaltungsrecht, 2. Aufl. 2009, § 26 N. 27 f.). Wie aus den Erwägungen des angefochtenen Entscheids hervorgeht, hat sich die Vorinstanz an diesen Prüfungsumfang gehalten. Wenn die Beschwerdeführer eine noch weitergehende Zurückhaltung der Vorinstanz fordern, die im Ergebnis auf eine blosse Willkürprüfung kommunaler Entscheide hinausliefe, übersehen sie, dass § 55 VRP das Verwaltungsgericht zu einer freien Rechtskontrolle verpflichtet. Die von ihnen verlangte Einschränkung der richterlichen Kognition würde zudem der Rechtsweggarantie (<ref-law>) zuwiderlaufen (<ref-ruling> E. 2.5.2 S. 240 f. mit Hinweisen; in diesem Punkt allerdings missverständlich <ref-ruling> E. 4.3.5 S. 403).
Die Rüge, die Vorinstanz habe ihre Prüfungsbefugnis überschritten und dadurch die Gemeindeautonomie der Stadt Aarau verletzt, erweist sich demnach als unbegründet.
3.
Die Beschwerdeführer kritisieren die vorinstanzliche Auslegung des Zwecks der Ensembleschutzzone gemäss § 35 BNO als willkürlich und rügen in diesem Zusammenhang ebenfalls offensichtlich unzutreffende Sachverhaltsfeststellungen.
Die fragliche Ensembleschutzzone dient der Erhaltung der in den Jahren 1942 bis 1945 erstellten Herzbergsiedlung. Es handelt sich dabei um eine aus 86 Reihenhäusern bestehende Wohnüberbauung mit mehreren Häuserzeilen, die je 6-10 Einheiten umfassen und grosse Zwischenräume aufweisen, die ursprünglich als Gärten zur Selbstversorgung der Bewohner gedacht waren. Mit der Zuweisung in die Ensembleschutzzone soll die Siedlung als architektonische Einheit und weiterhin attraktives Wohnquartier erhalten bleiben. Der Stadtrat von Aarau hat am 1. Dezember 2003 Hinweise, Regeln und Empfehlungen erlassen, die beim Bauen und Erneuern der Reihenhäuser der Herzbergsiedlung zu beachten sind.
Das Gebäude, auf dessen Dach die Mobilfunkantenne erstellt werden soll, bildet nicht Teil der Herzbergsiedlung, sondern liegt mit drei weiteren grossen Mehrfamilienhäusern zwischen den zwei Komplexen der Herzbergsiedlung. Die Parzelle liegt aber ebenfalls innerhalb der Ensembleschutzzone, da diese auch das Zwischenstück zwischen den Reihenhäuserkomplexen einschliesst. Die Vorinstanz erklärt, dass für den modernen Häuserblock, auf dem die Mobilfunkantenne errichtet werden soll, die Anforderungen, die sich auf die typischen Reihenhäuserzeilen beziehen, keine Anwendung finden. Die Ensembleschutzzone bezwecke für dieses Zwischenstück allein, den Gesamteindruck der Reihenhaussiedlung zu bewahren. Untersagt seien lediglich Bauvorhaben, welche das Quartierbild beeinträchtigten. Die Beschwerdeführer stellen diese Auslegung von § 35 BNO zu Recht nicht in Frage.
Die Vorinstanz verneint gestützt auf einen Augenschein, mehrfache Äusserungen der kantonalen Fachinstanzen und der kommunalen Stellen eine Beeinträchtigung des Ortsbilds durch die geplante Mobilfunkantenne. Dominant trete das fünfgeschossige Mehrfamilienhaus in Erscheinung, hingegen nicht die geplante Mobilfunkantenne auf dessen Dach. Diese beeinträchtige das Quartierbild nicht zusätzlich, da sie bloss wie ein weiterer Dachaufbau wirke.
Die Beschwerdeführer rügen die dieser Würdigung zugrunde liegenden Sachverhaltsfeststellungen als unvollständig und offensichtlich unzutreffend. Die Vorinstanz habe ausser Acht gelassen, dass lediglich die Mobilfunkantenne ummantelt werde und deshalb nicht als solche in Erscheinung trete, hingegen nicht der Technikkasten, der auf dem Dach angebracht werde. Wie aus dem angefochtenen Entscheid hervorgeht (E. 3.2.4.7, 2. Absatz), übersah die Vorinstanz diesen Umstand nicht. Sie erblickte darin aber - genauso wie die kantonalen Fachinstanzen - kein wesentliches Element, welches sich auf das Quartierbild störend auswirkt. Sie zitierte vielmehr den ehemaligen Ortsbildpfleger Oliver Tschudin, der erklärte, die Wirkung der Antennenanlage - offensichtlich inklusive Technikkasten - erinnere an einen Kamin oder eine Lüftungseinrichtung. Auch die Kritik, welche die Beschwerdeführer an der vorinstanzlichen Interpretation der Aussagen der Ortsbildpflegerin Caterina Hitz üben, ist unbegründet. Diese räumte zwar ein, dass sich vom fraglichen Standort des Augenscheins aus die Wirkung der Mobilfunkantenne nicht genau überblicken lasse. Sie erklärte aber in eindeutiger Weise, dass die Antenne bei gesamthafter Betrachtung den Siedlungscharakter nicht beeinträchtige, was man erkennen könnte, wenn man vom Quartier eine Foto machen würde.
In rechtlicher Hinsicht werfen die Beschwerdeführer der Vorinstanz eine zu enge Auslegung von § 35 BNO vor. Diese Bestimmung erlaube es der Stadt Aarau, beim Ortsbildschutz einen besonders strengen Massstab anzusetzen und bereits geringfügige Verschlechterungen als Beeinträchtigung des Schutzzwecks im Sinne von § 35 BNO zu verstehen. Diese Kritik stösst ins Leere, weil die Mobilfunkantenne nach den nicht zu beanstandenden Feststellungen der kantonalen Vorinstanzen überhaupt keine weitere Beeinträchtigung des geschützten Ortsbilds bewirkt.
Die Vorinstanz wendet § 35 BNO bei dieser Sachlage jedenfalls nicht willkürlich an, wenn sie die geplante Mobilfunkanlage mit dem Zweck der Ensembleschutzzone für vereinbar erklärt.
4.
Nach Auffassung der Beschwerdeführer steht auch das Antennenverbot gemäss § 35 Abs. 6 BNO der Bewilligung der fraglichen Mobilfunkantenne entgegen. In diesem Punkt werfen sie der Vorinstanz ebenfalls eine willkürliche Rechtsanwendung und zudem eine Verletzung des Gleichbehandlungsgebots vor.
Nach der genannten Bestimmung sind in der Ensembleschutzzone Aussenantennen nicht zulässig. Die Vorinstanz erklärt, das Verbot diene allein ästhetischen Zwecken; es solle im geschützten Gebiet ein "Antennenwald" verhindert und so die Herzbergsiedlung vor Verunstaltungen bewahrt werden. § 35 Abs. 6 BNO erfasse demzufolge nur Antennen, die nach aussen als solche in Erscheinung träten. Dies sei bei der geplanten Mobilfunkantenne nicht der Fall, da sie ummantelt sei und deshalb als blosser Dachaufbau - und nicht als Antenne - wahrgenommen werde.
Die Beschwerdeführer machen zwar zu Recht geltend, dass diese Auslegung nicht zwingend erscheint. Denn auch ummantelte Antennen treten nach aussen - wenn auch als Dachaufbauten - in Erscheinung und verändern die Ästhetik der Dachlandschaft. Gleichwohl lässt sich die vorinstanzliche Auffassung auf sachliche Gründe stützen und erscheint nicht als willkürlich. Die Vorinstanz weist zu Recht darauf hin, dass das Gebäude, auf dem die Mobilfunkantenne erstellt werden soll, nicht Teil der schützenswerten Herzbergsiedlung bildet, sondern zwischen den Reihenhauszeilen liegt. Die Dachlandschaft dieser später errichteten Wohnhäuser erscheint im Unterschied zu jener der Reihenhauszeilen nicht als schützenswert. Bauliche Einschränkungen sind in diesem Zwischenbereich nur verhältnismässig, wenn sie zum Schutz des Quartierbilds erforderlich sind. Wie bereits dargelegt wurde, trifft dies für die geplante Mobilfunkantenne nicht zu (vgl. E. 3 hiervor). Aus dieser Erwägung ist es auch mit dem Gleichbehandlungsgebot (<ref-law>) ohne weiteres zu vereinbaren, wenn die Vorinstanz die Anforderungen an bauliche Veränderungen für Reihenhäuser der Herzbergsiedlung strenger beurteilt als für die Bauten im Zwischenbereich.
Die vorinstanzliche Auslegung und Anwendung von § 35 Abs. 6 BNO kann demnach nicht als willkürlich oder rechtsungleich bezeichnet werden.
5.
Aus diesen Erwägungen erweist sich die Beschwerde in allen Punkten als unbegründet. Sie ist daher abzuweisen.
Bei diesem Verfahrensausgang sind die bundesgerichtlichen Kosten den Beschwerdeführern aufzuerlegen (<ref-law>). Diese haben zudem die private Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren angemessen zu entschädigen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden den Beschwerdeführern auferlegt.
3.
Die Beschwerdeführer haben die private Beschwerdegegnerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 3'000.-- zu entschädigen.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Stadtrat Aarau, dem Regierungsrat und dem Verwaltungsgericht des Kantons Aargau, 3. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 16. August 2013
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Fonjallaz
Der Gerichtsschreiber: Dold