Detection of the Geminga pulsar at energies down to 20 GeV with the LST-1 of CTAO

dc.contributor.authorBaquero Larriva, Orlando Andrés
dc.contributor.authorBarrio Uña, Juan Abel
dc.contributor.authorCerviño Cortínez, A.
dc.contributor.authorContreras González, José Luis
dc.contributor.authorLainez, M.
dc.contributor.authorLópez Moya, Marcos
dc.contributor.authorMas-Aguilar, A.
dc.contributor.authorMoya Zamanillo, V
dc.contributor.authorNieto Castaño, Daniel
dc.contributor.authorZhang, W.
dc.date.accessioned2026-04-27T11:41:14Z
dc.date.available2026-04-27T11:41:14Z
dc.date.issued2025-06
dc.descriptionFirman 332 autores. Centro de Excelencia Severo Ochoa (CEX2019-000920-S, CEX2020-001007-S, CEX2021-001131-S) Unidad de Excelencia María de Maeztu (CEX2019-000918-M, CEX2020-001058-M) Ramón y Cajal (RYC2021-032991-I, RYC2020-028639-I) Juan de la Cierva-Incorporación (IJC2019-040315-I) Juan de la Cierva-formación (JDC2022-049705-I) Atracción de Talento (2019-T2/TIC-12900) Tecnologías avanzadas para la exploración del universo y sus componentes (PR47/21 TAU) Postdoctoral Junior Leader - Incoming (LCF/BQ/PI21/11830030) Plan Complementario de I+D+I (AST22_0001, AST22_00001_9) Plan Andaluz de Investigación, Desarrollo e Innovación (FQM-322;) Programa Operativo de Crecimiento Inteligente (ESFRI-2017-IAC-12)
dc.description.abstractContext. Geminga is the third gamma-ray pulsar firmly detected by imaging atmospheric Cherenkov telescopes (IACTs) after the Crab and the Vela pulsars. Most of its emission is expected at tens of giga-electronvolts, and, out of the planned telescopes of the upcoming Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), the Large-Sized Telescopes (LSTs) are the only ones with optimised sensitivity at these energies. Aims. We aim to characterise the gamma-ray pulse shape and spectrum of Geminga as observed by the first LST (hereafter LST-1) of the Northern Array of CTAO. Furthermore, this study confirms the great performance and the improved energy threshold of the telescope, as low as 10 GeV for pulsar analysis, with respect to current-generation Cherenkov telescopes. Methods. We analysed 60 hours of good-quality data taken by the LST-1 between December 2022 and March 2024 at zenith angles below 50°. Additionally, a new Fermi-LAT analysis of 16.6 years of data was carried out to extend the spectral analysis down to 100 MeV. Lastly, a detailed study of the systematic effects was performed. Results. We report the detection of Geminga in the energy range between 20 and 65 GeV. Of the two peaks of the phaseogram, the second one, P2, is detected with a significance of 12.2σ, while the first (P1) reaches a significance level of 2.6σ. The best-fit model for the spectrum of P2 was found to be a power law with a spectral index of Γ = (4.5 ± 0.4stat)−0.6sys+0.2sys, compatible with the previous results obtained by the MAGIC Collaboration. No evidence of curvature is found in the LST-1 energy range. The joint fit with Fermi-LAT data confirms a preference for a sub-exponential cut-off over a pure exponential, even though both models fail to reproduce the data above several tens of giga-electronvolts. The overall results presented in this paper prove that the LST-1 is an excellent telescope for the observation of pulsars, and improved sensitivity is expected to be achieved with the full CTAO Northern Array.
dc.description.departmentDepto. de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica
dc.description.facultyFac. de Ciencias Físicas
dc.description.facultyInstituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS)
dc.description.refereedTRUE
dc.description.sponsorshipMinisterio de Ciencia e Innovación (España)
dc.description.sponsorshipComunidad de Madrid
dc.description.sponsorshipEuropean Commission
dc.description.sponsorshipFundación La Caixa
dc.description.sponsorshipGobierno de Canarias
dc.description.sponsorshipGobierno de Andalucía
dc.description.sponsorshipGeneralitat de Catalunya
dc.description.statuspub
dc.identifier.citationAbe, K., et al. «Detection of the Geminga pulsar at energies down to 20 GeV with the LST-1 of CTAO». Astronomy & Astrophysics, vol. 698, junio de 2025, p. A283. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1051/0004-6361/202554350.
dc.identifier.doi10.1051/0004-6361/202554350
dc.identifier.essn1432-0746
dc.identifier.issn0004-6361
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dc.identifier.relatedurlhttps://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/06/aa54350-25/aa54350-25.html
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14352/135099
dc.journal.titleAstronomy and Astrophysics
dc.language.isoeng
dc.page.finalA283-
dc.page.initialA283-1
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dc.rightsAttribution 4.0 Internationalen
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dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subject.cdu52-33
dc.subject.keywordAstroparticle physics
dc.subject.keywordStars: neutron
dc.subject.keywordPulsars: general
dc.subject.keywordPulsars: individual: Geminga pulsar
dc.subject.keywordGamma rays: stars
dc.subject.ucmAstrofísica
dc.subject.unesco21 Astronomía y Astrofísica
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dc.typejournal article
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dc.volume.number698
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