We present the first joint analysis of gamma-ray data from the MAGIC Cherenkov telescopes and the Fermi Large Area Telescope (LAT) to search for gamma-ray signals from dark matter annihilation in dwarf satellite galaxies. We combine 158 hours of Segue 1 observations with MAGIC with 6-year observations of 15 dwarf satellite galaxies by the Fermi -LAT. We obtain limits on the annihilation cross-section for dark matter particle masses between 10 GeV and 100 TeV—the widest mass range ever explored by a single gamma-ray analysis. These limits improve on previously published Fermi -LAT and MAGIC results by up to a factor of two at certain masses. Our new inclusive analysis approach is completely generic and can be used to perform a global, sensitivity-optimized dark matter search by combining data from present and future gamma-ray and neutrino detectors.

Very High Energy (VHE) gamma-ray emission from the flat spectrum radio quasar (FSRQ) PKS 1222+21 (4C 21.35, z=0.432) was detected with the MAGIC Cherenkov telescopes during a short observation (~0.5 hr) performed on 2010 June 17. The MAGIC detection coincides with high energy MeV/GeV gamma-ray activity measured by the Large Area Telescope (LAT) on board the Fermi satellite. The VHE spectrum measured by MAGIC extends from about 70 GeV up to at least 400 GeV and can be well described by a power law dN/dE \propto E^-Gamma with a photon index Gamma= 3.75+/-0.27stat +/-0.2syst. The averaged integral flux above 100 GeV is (4.56+/-0.46)x10^(-10) cm^-2 s^-1 (~1 Crab Nebula flux). The VHE flux measured by MAGIC varies significantly within the 30 min exposure implying a flux doubling time of about 10 min. The VHE and MeV/GeV spectra, corrected for the absorption by the extragalactic background light (EBL), can be described by a single power law with photon index 2.72+/-0.34 between 3 GeV and 400 GeV, and is consistent with emission belonging to a single component in the jet. The absence of a spectral cutoff constrains the gamma-ray emission region outside the Broad Line Region, which would otherwise absorb the VHE gamma-rays. Together with the detected fast variability, this challenges present emission models from jets in FSRQ. Moreover, the combined Fermi/LAT and MAGIC spectral data yield constraints on the density of the Extragalactic Background Light in the UV-optical to near-infrared range that are compatible with recent models.

The exploration of the universe has recently entered a new era thanks to the multi-messenger paradigm, characterized by a continuous increase in the quantity and quality of experimental data that is obtained by the detection of the various cosmic messengers (photons, neutrinos, cosmic rays and gravitational waves) from numerous origins. They give us information about their sources in the universe and the properties of the intergalactic medium. Moreover, multi-messenger astronomy opens up the possibility to search for phenomenological signatures of quantum gravity. On the one hand, the most energetic events allow us to test our physical theories at energy regimes which are not directly accessible in accelerators; on the other hand, tiny effects in the propagation of very high energy particles could be amplified by cosmological distances. After decades of merely theoretical investigations, the possibility of obtaining phenomenological indications of Planck-scale effects is a revolutionary step in the quest for a quantum theory of gravity, but it requires cooperation between different communities of physicists (both theoretical and experimental). This review, prepared within the COST Action CA18108 "Quantum gravity phenomenology in the multi-messenger approach", is aimed at promoting this cooperation by giving a state-of-the art account of the interdisciplinary expertise that is needed in the effective search of quantum gravity footprints in the production, propagation and detection of cosmic messengers.

We report about very high energy (VHE) γ-ray observations of the Crab Nebula with the MAGIC telescope. The γ-ray flux from the nebula was measured between 60 GeV and 9 TeV. The energy spectrum can be described by a curved power law dF/dE = f0(E/300 GeV)[a+blog10(E/300 GeV)] with a flux normalization f0 of (6.0 ± 0.2stat) × 10−10 cm−2 s−1 TeV−1, a = − 2.31 ± 0.06stat, and b = − 0.26 ± 0.07stat. The peak in the spectral energy distribution is estimated at 77 ± 35 GeV. Within the observation time and the experimental resolution of the telescope, the γ-ray emission is steady and pointlike. The emission's center of gravity coincides with the position of the pulsar. Pulsed γ-ray emission from the pulsar could not be detected. We constrain the cutoff energy of the pulsed spectrum to be less than 27 GeV, assuming that the differential energy spectrum has an exponential cutoff. For a superexponential shape, the cutoff energy can be as high as 60 GeV.

Abstract A neutrino with energy ∼290 TeV, IceCube-170922A, was detected in coincidence with the BL Lac object TXS 0506+056 during enhanced gamma-ray activity, with chance coincidence being rejected at ∼3 σ level. We monitored the object in the very-high-energy (VHE) band with the Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes for ∼41 hr from 1.3 to 40.4 days after the neutrino detection. Day-timescale variability is clearly resolved. We interpret the quasi-simultaneous neutrino and broadband electromagnetic observations with a novel one-zone lepto-hadronic model, based on interactions of electrons and protons co-accelerated in the jet with external photons originating from a slow-moving plasma sheath surrounding the faster jet spine. We can reproduce the multiwavelength spectra of TXS 0506+056 with neutrino rate and energy compatible with IceCube-170922A, and with plausible values for the jet power of  . The steep spectrum observed by MAGIC is concordant with internal γγ absorption above ∼100 GeV entailed by photohadronic production of a ∼290 TeV neutrino, corroborating a genuine connection between the multi-messenger signals. In contrast to previous predictions of predominantly hadronic emission from neutrino sources, the gamma-rays can be mostly ascribed to inverse Compton upscattering of external photons by accelerated electrons. The X-ray and VHE bands provide crucial constraints on the emission from both accelerated electrons and protons. We infer that the maximum energy of protons in the jet comoving frame can be in the range ∼10 14 – 10 18 eV.