Observations of the Crab Nebula and Pulsar with the Large-sized Telescope Prototype of the Cherenkov Telescope Array
Authors: Abe H. , Abe K. , Abe S. , Aguasca-Cabot A. , Agudo I. , Alvarez Crespo N. , Antonelli L. A. , Aramo C. , Arbet-Engels A. , Arcaro C. , Artero M. , Asano K. , Aubert P. , Baktash A. , Bamba A. , Baquero Larriva A. , Baroncelli L. , Barres de Almeida U. , Barrio J. A. , Batkovic I. , Baxter J. , Becerra González J. , Bernardini E. , Bernardos M. I. , Bernete Medrano J. , Berti A. , Bhattacharjee P. , Biederbeck N. , Bigongiari C. , Bissaldi E. , Blanch O. , Bonnoli G. , Bordas P. , Borghese A. , Bulgarelli A. , Burelli I. , Buscemi M. , Cardillo M. , Caroff S. , Carosi A. , Cassol F. , Cauz D. , Ceribella G. , Chai Y. , Cheng K. , Chiavassa A. , Chikawa M. , Chytka L. , Cifuentes A. , Contreras J. L. , Cortina J. , Costantini H. , D’Amico G. , Dalchenko M. , De Angelis A. , de Bony de Lavergne M. , De Lotto B. , de Menezes R. , Deleglise G. , Delgado C. , Delgado Mengual J. , della Volpe D. , Dellaiera M. , Depaoli D. , Di Piano A. , Di Pierro F. , Di Tria R. , Di Venere L. , Díaz C. , Dominik R. M. , Dominis Prester D. , Donini A. , Dorner D. , Doro M. , Elsässer D. , Emery G. , Escudero J. , Fallah Ramazani V. , Ferrara G. , Ferrarotto F. , Fiasson A. , Freixas Coromina L. , Fröse S. , Fukami S. , Fukazawa Y. , Garcia E. , Garcia López R. , Gasbarra C. , Gasparrini D. , Geyer F. , Giesbrecht Paiva J. , Giglietto N. , Giordano F. , Giro E. , Gliwny P. , Godinovic N. , Grau R. , Green D. , Green J. , Gunji S. , Hackfeld J. , Hadasch D. , Hahn A. , Hashiyama K. , 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. , Hütten M. , Iarlori M. , Imazawa R. , Inada T. , Inome Y. , Ioka K. , Iori M. , Ishio K. , Iwamura Y. , Jacquemont M. , Jimenez Martinez I. , Jurysek J. , Kagaya M. , Karas V. , Katagiri H. , Kataoka J. , Kerszberg D. , Kobayashi Y. , Kong A. , Kubo H. , Kushida J. , Lainez M. , Lamanna G. , Lamastra A. , Le Flour T. , Linhoff M. , Longo F. , López-Coto R. , López-Moya M. , López-Oramas A. , Loporchio S. , Lorini A. , Luque-Escamilla P. L. , Majumdar P. , Makariev M. , Mandat D. , Manganaro M. , Manicò G. , Mannheim K. , Mariotti M. , Marquez P. , Marsella G. , Martí J. , Martinez O. , Martínez G. , Martínez M. , Marusevec P. , Mas-Aguilar A. , Maurin G. , Mazin D. , Mestre Guillen E. , Micanovic S. , Miceli D. , Miener T. , Miranda J. M. , Mirzoyan R. , Mizuno T. , Molero Gonzalez M. , Molina E. , Montaruli T. , Monteiro I. , Moralejo A. , Morcuende D. , Morselli A. , Mrakovcic K. , Murase K. , Nagai A. , Nagataki S. , Nakamori T. , Nickel L. , Nievas M. , Nishijima K. , Noda K. , Nosek D. , Nozaki S. , Ohishi M. , Ohtani Y. , Oka T. , Okazaki N. , Okumura A. , Orito R. , Otero-Santos J. , Palatiello M. , Paneque D. , Pantaleo F. R. , Paoletti R. , Paredes J. M. , Pech M. , Pecimotika M. , Peresano M. , Pérez A. , Pietropaolo E. , Pirola G. , Plard C. , Podobnik F. , Poireau V. , Polo M. , Pons E. , Prandini E. , Prast J. , Principe G. , Priyadarshi C. , Prouza M. , Rando R. , Rhode W. , Ribó M. , Rizi V. , Rodriguez Fernandez G. , Ruiz J. E. , Saito T. , Sakurai S. , Sanchez D. A. , Šarić T. , Sato Y. , Saturni F. G. , Schleicher B. , Schmuckermaier F. , Schubert J. L. , Schussler F. , Schweizer T. , Seglar Arroyo M. , Silvia R. , Sitarek J. , Sliusar V. , Spolon A. , Strišković J. , Strzys M. , Suda Y. , Sunada Y. , Tajima H. , Takahashi H. , Takahashi M. , Takata J. , Takeishi R. , Tam P. H. T. , Tanaka S. J. , Tateishi D. , Tejedor L. A. , Temnikov P. , Terada Y. , Terauchi K. , Terzic T. , Teshima M. , Tluczykont M. , Tokanai F. , Torres D. F. , Travnicek P. , Truzzi S. , Tutone A. , Uhlrich G. , Vacula M. , Vallania P. , van Scherpenberg J. , Vázquez Acosta M. , Verguilov V. , Viale I. , Vigliano A. , Vigorito C. F. , Vitale V. , Voutsinas G. , Vovk I. , Vuillaume T. , Walter R. , Will M. , Yamamoto T. , Yamazaki R. , Yoshida T. , Yoshikoshi T. , Zywucka N. , Bernlöhr K. , Gueta O. , Kosack K. , Maier G. , Watson J. 
Published: October 2023

Abstract
The Cherenkov Telescope Array (CTA) is a next-generation ground-based observatory for gamma-ray astronomy at very high energies. The Large-Sized Telescope prototype (LST-1) is located at the CTA-North site, on the Canary Island of La Palma. LSTs are designed to provide optimal performance in the lowest part of the energy range covered by CTA, down to ≃20 GeV. LST-1 started performing astronomical observations in 2019 November, during its commissioning phase, and it has been taking data ever since. We present the first LST-1 observations of the Crab Nebula, the standard candle of very-high-energy gamma-ray astronomy, and use them, together with simulations, to assess the performance of the telescope. LST-1 has reached the expected performance during its commissioning period—only a minor adjustment of the preexisting simulations was needed to match the telescope’s behavior. The energy threshold at trigger level is around 20 GeV, rising to ≃30 GeV after data analysis. Performance parameters depend strongly on energy, and on the strength of the gamma-ray selection cuts in the analysis: angular resolution ranges from 0.°12–0.°40, and energy resolution from 15%–50%. Flux sensitivity is around 1.1% of the Crab Nebula flux above 250 GeV for a 50 hr observation (12% for 30 minutes). The spectral energy distribution (in the 0.03–30 TeV range) and the light curve obtained for the Crab Nebula agree with previous measurements, considering statistical and systematic uncertainties. A clear periodic signal is also detected from the pulsar at the center of the Nebula.