Detection of RS Oph with LST-1 and modelling of its HE/VHE gamma-ray emission
Authors: Abe K. , Abe S. , Abhishek A. , Acero F. , Aguasca-Cabot A. , Agudo I. , Alispach C. , Alvarez Crespo N. , Ambrosino D. , Antonelli L.A. , Aramo C. , Arbet-Engels A. , Arcaro C. , Asano K. , Aubert P. , Baktash A. , Balbo M. , Bamba A. , Baquero Larriva A. , Barres de Almeida U. , Barrio J.A. , Barrios Jiménez L. , Batkovic I. , Baxter J. , Becerra González J. , Bernardini E. , Bernete J. , Berti A. , Bezshyiko I. , Bhattacharjee P. , Bigongiari C. , Bissaldi E. , Blanch O. , Bonnoli G. , Bordas P. , Borkowski G. , Brunelli G. , Bulgarelli A. , Bunse M. , Burelli I. , Burmistrov L. , Buscemi M. , Cardillo M. , Caroff S. , Carosi A. , Carrasco M.S. , Cassol F. , Castrejón N. , Cerasole D. , Ceribella G. , Chai Y. , Cheng K. , Chiavassa A. , Chikawa M. , Chon G. , Chytka L. , Cicciari G.M. , Cifuentes A. , Contreras J.L. , Cortina J. , Costantini H. , Da Vela P. , Dalchenko M. , Dazzi F. , De Angelis A. , de Bony de Lavergne M. , De Lotto B. , de Menezes R. , Del Burgo R. , Del Peral L. , Delgado C. , Delgado Mengual J. , della Volpe D. , Dellaiera M. , Di Piano A. , Di Pierro F. , Di Tria R. , Di Venere L. , Díaz C. , Dominik R.M. , Dominis Prester D. , Donini A. , Dore D. , Dorner D. , Doro M. , Eisenberger L. , Elsässer D. , Emery G. , Escudero J. , Fallah Ramazani V. , Ferrarotto F. , Fiasson A. , Foffano L. , Freixas Coromina L. , Fröse S. , Fukazawa Y. , Garcia López R. , Gasbarra C. , Gasparrini D. , Geyer D. , Giesbrecht Paiva J. , Giglietto N. , Giordano F. , Gliwny P. , Godinovic N. , Grau R. , Green D. , Green J. , Gunji S. , Günther P. , Hackfeld J. , Hadasch D. , Hahn A. , Hassan T. , Hayashi K. , Heckmann L. , Heller M. , Herrera Llorente J. , Hirotani K. , Hoffmann D. , Horns D. , Houles J. , Hrabovsky M. , Hrupec D. , Hui D. , Iarlori M. , Imazawa R. , Inada T. , Inome Y. , Inoue S. , Ioka K. , Iori M. , Iuliano A. , Jahanvi J. , Jimenez Martinez I. , Jimenez Quiles J. , Jurysek J. , Kagaya M. , Kalashev O. , Karas V. , Katagiri H. , Kataoka J. , Kerszberg D. , Kobayashi Y. , Kohri K. , Kong A. , Kubo H. , Kushida J. , Lacave B. , Lainez M. , Lamanna G. , Lamastra A. , Lemoigne L. , Linhoff M. , Longo F. , López-Coto R. , López-Moya M. , López-Oramas A. , Loporchio S. , Lorini A. , Lozano Bahilo J. , Luciani H. , Luque-Escamilla P.L. , Majumdar P. , Makariev M. , Mallamaci M. , Mandat D. , Manganaro M. , Manicò G. , Mannheim K. , Marchesi S. , Mariotti M. , Marquez P. , Marsella G. , Martí J. , Martinez O. , Martínez G. , Martínez M. , Mas-Aguilar A. , Maurin G. , Mazin D. , Méndez-Gallego J. , Menon S. , Mestre Guillen E. , Micanovic S. , Miceli D. , Miener T. , Miranda J.M. , Mirzoyan R. , Mizuno T. , Molero Gonzalez M. , Molina E. , Montaruli T. , Moralejo A. , Morcuende D. , Morselli A. , Moya V. , Muraishi H. , Nagataki S. , Nakamori T. , Neronov A. , Nickel L. , Nieto Castaño D. , Nievas Rosillo M. , Nikolic L. , Nishijima K. , Noda K. , Nosek D. , Novotny V. , Nozaki S. , Ohishi M. , Ohtani Y. , Oka T. , Okumura A. , Orito R. , Otero-Santos J. , Ottanelli P. , Owen E. , Palatiello M. , Paneque D. , Pantaleo F.R. , Paoletti R. , Paredes J.M. , Pech M. , Pecimotika M. , Peresano M. , Pfeifle F. , Pietropaolo E. , Pihet M. , Pirola G. , Plard C. , Podobnik F. , Pons E. , Prandini E. , Prouza M. , Rainò S. , Rando R. , Rhode W. , Ribó M. , Righi C. , Rizi V. , Rodriguez Fernandez G. , Rodríguez Frías M.D. , Romano P. , Ruina A. , Ruiz-Velasco E. , Saito T. , Sakurai S. , Sanchez D.A. , Sano H. , Šarić T. , Sato Y. , Saturni F.G. , Savchenko V. , Schiavone F. , Schleicher B. , Schmuckermaier F. , Schubert J.L. , Schussler F. , Schweizer T. , Seglar Arroyo M. , Siegert T. , Simongini A. , Sitarek J. , Sliusar V. , Stamerra A. , Strišković J. , Strzys M. , Suda Y. , Sunny A. , Tajima H. , Takahashi H. , Takahashi M. , Takata J. , Takeishi R. , Tam P.H.T. , Tanaka S.J. , Tateishi D. , Tavernier T. , Temnikov P. , Terada Y. , Terauchi K. , Terzic T. , Teshima M. , Tluczykont M. , Toennis C. , Tokanai F. , Torres D.F. , Travnicek P. , Tutone A. , Vacula M. , van Scherpenberg J. , Vázquez Acosta M. , Ventura S. , Vercellone S. , Verna G. , Viale I. , Vigliano A. , Vigorito C.F. , Visentin E. , Vitale V. , Voitsekhovskyi V. , Voutsinas G. , Vovk I. , Vuillaume T. , Walter R. , Wan L. , Will M. , Wójtowicz J. , Yamamoto T. , Yamazaki R. , Yao Y. , Yeung P.K.H. , Yoshida T. , Yoshikoshi T. , Zhang W. , Zywucka N. 
Published: February 2025

The recurrent nova RS Ophiuchi (RS Oph) underwent a thermonuclear eruption in August 2021. In this event, RS Oph was detected by the High Energy Stereoscopic System ( H.E.S.S. ), the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), and the first Large-Sized Telescope ( LST-1 ) of the future Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) at very-high gamma-ray energies above 100 This means that novae are a new class of very-high-energy (VHE) gamma-ray emitters. We report the analysis of the RS Oph observations with LST-1 . We constrain the particle population that causes the observed emission in hadronic and leptonic scenarios. Additionally, we study the prospects of detecting further novae using LST-1 and the upcoming LST array of CTAO-North. We conducted target-of-opportunity observations with LST-1 from the first day of this nova event. The data were analysed in the framework of cta-lstchain and Gammapy the official CTAO-LST reconstruction and analysis packages. One-zone hadronic and leptonic models were considered to model the gamma-ray emission of RS Oph using the spectral information from Fermi -LAT and LST-1 together with public data from the MAGIC and H.E.S.S. telescopes. RS Oph was detected at $6.6σ$ with LST-1 in the first 6.35 hours of observations following the eruption. The hadronic scenario is preferred over the leptonic scenario considering a proton energy spectrum with a power-law model with an exponential cutoff whose position increases from $(0.26± 0.08) TeV $ on day 1 up to $(1.6± 0.6) TeV $ on day 4 after the eruption. The deep sensitivity and low energy threshold of the LST-1/LST array will allow us to detect faint novae and increase their discovery rate.