The intergalactic propagation of ultra-high energy cosmic ray nuclei
我们研究了来自宇宙学远源的超高能宇宙线核（A = 1-56）在宇宙辐射背景中的传播。各种模型的注入成分和光谱和宇宙红外背景的研究使用更新的光衰变截面。关于超高能宇宙射线的光谱和成分的观测数据与所有注入的初级宇宙射线都是铁核（或重核和轻核的混合物）的模型相一致。
2006-10-23 astro-ph hep-ph
The Intergalactic Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Ray Nuclei: An Analytic Approach
超高能宇宙射线很可能含有大量的重或中等质量原子核。超高能核在宇宙辐射背景中的传播比质子的传播复杂得多，需要使用蒙特卡罗技术来研究。本文提出了一种计算超高能宇宙射线在地球上的谱和成分的解析方法。所得结果与用数值方法得到的结果吻合得很好。
2008-11-05 astro-ph hep-ph
On the propagation of the highest energy cosmic ray nuclei
我们研究了超高能宇宙线核通过宇宙微波和星系际红外光子背景的传播，使用最近重新估计的最后一个的密度。我们进行了一个详细的蒙特卡罗模拟遵循核的衰变历史开始Fe和到达地球的河外来源。我们得到了到达的核碎片的最大能量，以及作为一个函数的距离旅行的质量组成。能量超过$2\times 10^{20}$ eV的宇宙射线不可能来自10 Mpc以上的Fe核。
1998-08-11 astro-ph hep-ph
Ultrahigh energy cosmic rays as heavy nuclei from cluster accretion shocks
大规模的星系团周围的吸积冲击，一般预计在宇宙结构形成的层次方案，被证明是潜在的来源，所观察到的高能宇宙射线（UHECR）的加速混合物的重核，包括铁族元素。目前的观察可以解释，如果在注入的较重的核源成分是从简单的期望吸积气体有所增强。建议的图片应测试当前和即将在不久的将来通过在UHECR频谱，成分和各向异性的特征设施。还简要讨论了相关的X射线和伽马射线签名。
2007-11-07 astro-ph
Cosmogenic Neutrinos from Ultra-High Energy Nuclei
我们计算了超高能铁在宇宙学距离上传播所产生的中微子通量，并表明即使超高能宇宙射线是由重核组成的，整个宇宙中也应该存在大量的高能中微子。由此产生的中微子通量在由中子衰变产生的$\sim 10^{14} eV$处具有新的峰，并且由于在更高能量（$\sim 10^{18}$ eV）下产生的中微子离子而再现双峰结构。根据极高能宇宙加速器的最大能量和宇宙学演化，产生的中微子通量可以通过未来的实验来检测。
2004-11-06 astro-ph
Ultrahigh energy cosmic rays as heavy nuclei from cluster accretion shocks
大规模的星系团周围的吸积冲击，一般预计在宇宙结构形成的冷暗物质的情况下，被证明是合理的来源，所观察到的高能宇宙射线（UHECR）通过加速重核的混合物，包括铁族元素。目前的观察可以解释，如果在注入的较重的核源成分是从简单的期望吸积气体有所增强。通过UHECR光谱、成分和各向异性的特征，特别是平均质量成分随能量从$10^{19}$到$10^{20}$ eV的快速增加，所提出的图像应可由当前和即将到来的设施在不久的将来进行明确的测试。
2008-03-10 astro-ph
Ultra-high energy cosmic ray propagation in the Universe
本文综述了超高能宇宙线质子或核在宇宙中传播研究的最新进展，重点是能量损失的后果和河外磁场的影响。
2005-01-07 astro-ph
Cosmogenic Neutrinos from the propagation of Ultra High Energy Nuclei
我们计算了超高能核在宇宙学距离上传播产生的中微子通量。传播考虑到与宇宙背景辐射的相互作用，包括CMB和最新的估计更高的能量（红外线，光学和紫外线）背景。我们假设超高能宇宙射线（UHECR）在源处的成分与在低能量下观察到的成分相同。这一假设很好地符合目前的数据在最高的能量。我们比较了宇宙成因的中微子流量从混合成分的来源，纯质子源。我们发现，在混合成分的情况下，中微子流量有一个高的能量峰，主要是由于中微子产生的CMB光子，类似的形状和振幅的质子的情况。在低能量下，两种组合物的情况下有显着的中微子通量与峰值约1014.5 eV，由于较高的能量背景。混合成分的情况下，诱导一个较高的中微子通量在能量低于1013 eV，由于中子衰变组件，向下延伸到低能量。在超高能量下的扩散中微子通量的检测可以强烈地约束UHECR的源分布，而在较低能量下的通量可以用来约束VHE和UHE宇宙射线的约束，如果结合从宇宙线实验的成分分析。
2006-05-22 astro-ph
Ultra-High Energy Heavy Nuclei Propagation in Extragalactic Magnetic Fields
我们扩展现有的超高能宇宙射线在河外磁场中的传播的工作，考虑到光致蜕变，π介子生产，和创建的e+e-对重核的可能组成部分。我们的重点是磁场对观测到的超高能宇宙射线的光谱和化学成分的影响。我们将我们的模拟应用到Anchordoqui等人提出的方案中，其中铁核在附近的星暴星系中加速，并表明它与数据的边缘一致。我们还表明，在Ahn等人的情况下，在观测到的最高能量$\sim3 10^{20} $ eV处，从M87中检测到He核的可能性极小。在Ahn等人的情况下，最高能量的宇宙射线起源于M87，并在帕克螺旋银河系中偏转。磁场。
2002-09-11 astro-ph hep-ph
Galactic Magnetic Field Structure and Ultra High Energy Cosmic Ray Propagation
研究了银河系磁场对超高能宇宙射线（UHECR）传播的影响。通过采用两种方法的轨迹模拟，我们调查的可能性，UHECR产生的银河系内的路径强烈影响的银河系磁场。这样的轨迹有可能调和现有的冲突之间提出的本地源和各向同性UHECR到达方向。
2001-08-24 astro-ph
Stable and Radioactive Nuclei in a Diffusion Model
本文给出了银河系宇宙射线原始核源谱函数的结果，其中源谱采用两种不同的能量依赖关系。我们讨论了B/C数据与传播参数的拟合优度的演变，并且还表明，扩散方案的不同选择对结果的影响不大。我们应用来自稳定核的扩散方案的约束条件来计算β-放射性同位素的传播。对扩散模型进行了修正，适当考虑了星际介质中局部气泡的影响。我们的计算相比，现有的数据，更喜欢本地气泡的描述，而不是的Albertus计划。
2003-06-16 astro-ph
Large scale structure in the intergalactic magnetic field and ultra-high energy cosmic ray propagation
磁场与宇宙的大尺度结构强相关的可能性最近在文献中被提出。在这种情况下，星系际磁场有一个很强的（m高斯）经常性的组成部分，跨越几十Mpc。这可能会对超高能宇宙射线的传播以及观测到的光谱、各向同性和成分产生严重后果。在本工作中给出了这些影响的定量讨论。
1998-07-31 astro-ph
Propagation of ultra high energy cosmic rays
本文简要描述了高能质子、重核和γ射线在与宇宙光子场相互作用中的能量损失过程。然后讨论了能量损失过程和带电宇宙线在河外磁场中的散射对加速宇宙线能谱的修正。高能宇宙射线损失的能量转化为伽马射线和中微子，它们携带着关于高能粒子来源的额外信息。的HiRes和俄歇合作的新的实验结果进行了讨论，从传播计算的预测。
2008-10-14 astro-ph
The AGN Content of Ultraluminous IR Galaxies: High Resolution VLA Imaging of the IRAS 1Jy ULIRG Sample
本文介绍了IRAS 1 Jy超亮红外星系（ULIRG）样品中118个ULIRG中83个的高分辨率射电成像巡天结果。我们已经用甚大阵（VLA）在15 GHz观测到了这些ULIRG。我们发现，~75%的Seyfers（包括1型和2型）和LINER具有在我们的150质量分辨率下紧凑的放射性核。HII细胞核的检出率显著较低（32%）;其中检出的细胞核优先为HII + LINER/Seyfert复合细胞核。在具有多个光学或近红外核的ULIRG中，我们的观测仅检测到一个（或没有）核;在这些ULIRG中，无线电检测通常朝向最亮的近红外核。射电源的紧凑性，AGN型核的探测率高于HII型核，在近红外中优先探测具有未分辨点源的核，低的软X射线与核射电光度比（反对热辐射为射电核提供动力），以及射电功率和H α光度之间缺乏相关性，都支持在活动星系核相关活动中探测到的放射性核的起源。这一结果是特别有趣的LINER ULIRGs的AGN的签名往往是模糊的其他波段。如此高的活动星系核发生率将首次为研究活动星系核、恒星暴增和星系合并之间的相互作用提供一个大样本。
2003-09-10 astro-ph
Ultrahigh Energy Nuclei Propagation in a Structured, Magnetized Universe
我们比较了铁核和质子核在一个结构化宇宙中的传播，该宇宙具有从大尺度结构模拟中获得的源和磁场分布，源密度约为10^（-5）Mpc^（-3）。所有相关的宇宙射线相互作用都被考虑在内，包括光致衰变和次级产物的传播。铁注入预测的光谱形状不同的质子注入不同意与现有的数据低于约30 EeV。因此，轻原子核或质子的注入必须在这些能量上有所贡献。然而，在更高的能量，现有的数据是一致的注入纯铁与光谱指数之间的2和2.4。这允许在大约100 EeV以上的光谱的显著恢复，特别是在大偏转的情况下。显着的自相关性和各向异性，以及相当大的宇宙方差也预测在这个能量范围内。平均原子质量A在不同的情况下波动很大。在低于60 EeV的能量下，如果观察到的A > 35，则磁场对传播的影响必须可以忽略。在最高能量下，观测到的通量将仅由少数几个源支配，其位置可由下一代实验确定在10-20度范围内，即使河外磁场很重要。
2004-12-20 astro-ph hep-ph
Ultra High Energy Cosmic Rays: origin and propagation
我们讨论了理解宇宙中最高能量粒子-高能宇宙射线（UHECR）起源的基本困难。很难想象它们被加速的来源。由于UHECR在从源到我们的传播中的强烈衰减，这些源应该离我们宇宙学上的距离很短，但目前还没有确定。我们还提供了最新的实验结果，包括在本次会议上报告的信息，并将它们与UHECR起源的模型进行比较。
2007-11-14 astro-ph
Anti-GZK effect in Ultra High Energy Cosmic Rays diffusive propagation
我们讨论了超高能质子在星系际磁场中扩散传播的反GZK效应，它包括超高能质子到达观测者的最大距离的跳跃式增加。这个跳跃的位置，$E_j \approx 2\times 10^{18}$ eV，完全由能量损失（从绝热到成对产生能量损失的转变）决定，并且与扩散参数无关。漫射谱在这个能量附近呈现出低能量的陡峭，这非常接近宇宙线谱中观察到的第二个拐点的位置。这种下降在普适光谱中被视为与宇宙微波背景辐射相互作用的特征，在磁场中扩散传播的情况下也存在。
2005-05-27 astro-ph
The effect of highly structured cosmic magnetic fields on ultra-high energy cosmic ray propagation
磁场与宇宙的大尺度结构密切相关的可能性最近在文献中得到了考虑。在这种情况下，星系际磁场有一个很强的（$μ$ G）规则分量，跨越数十兆秒差距，但局限于片和丝，而巨大的空隙之间几乎没有磁场。如果这是真的，这可能会对超高能宇宙射线的传播产生重要影响，并严重影响我们用带电粒子进行天文学研究的能力。在本工作中给出了这些影响的定量讨论。
1998-08-07 astro-ph
Spallation dominated propagation of Heavy Cosmic Rays and the Local Interstellar Medium (LISM)
在银河系宇宙辐射的GeV/n能量的超重核的测量解决了源（核合成s-和r-过程）的问题。因此，CR源丰度的测定是区分现有核合成模型的一种有前途的方法。对于原生种（核存在并在源处加速），通常假设相对传播丰度，如果它们质量接近，则与它们的相对源丰度没有太大差异。此外，仅在加权平板模型中估计了与传播相关的校正因子的范围。在地球附近检测到的重CRs是从比轻核更接近我们的区域加速的。因此，在太阳附近的来源的几何形状，同样重要的是，在同一地区的气体的几何形状，必须考虑。在本文中，两个区域的扩散模型，并作为以前研究的放射性物质，我们在这里报告的影响本地星际介质（LISM）功能（下致密介质的规模~100 pc）对初级和次级稳定核传播丰度。下至Fe核，还检查了重丰度和轻丰度之间的联系。一个总的趋势是减少UHCR源丰度相对于HCR的。这可能会影响复制数据所需的r-process级别。
2005-01-25 astro-ph
Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays in Extragalactic Magnetic Fields
本文将讨论超高能宇宙射线（UHECR）问题，并指出Erlykin和Wolfendale（1997）建立的解释10**15 eV附近宇宙射线能谱特征的单源模型的思想也可以成功地应用于更高能量的宇宙射线。UHECR（能量高于10**19 eV）在河外磁场中的传播不能再被描述为一个随机游走（扩散）过程，向直线传播的过渡为所谓的Greisen-Zatzepin-Kuzmin（GZK）截止提供了一个可能的解释，该截止在近40年后仍然是一个悬而未决的问题。位于特定距离处并在有限时间内产生UHECR的瞬态“单源”是所提出的解决方案。
2004-06-29 astro-ph
Neutrinos from propagation of ultra-high energy protons
本文计算了超高能宇宙射线从天体物理源向我们传播过程中中微子的产生。光生相互作用建模与事件发生器SOPHIA，代表很好的实验测量的粒子生产截面在加速器的能量。我们给出了宇宙线源分布、宇宙线注入谱、源的宇宙学演化和不同宇宙学的不同假设所期望的通量，并将它们与Waxman-Bahcall对源中微子的极限进行了比较。我们估计率中微子诱导的簇射在km 3水探测器的检测。局部高能中微子通量与超高能宇宙线通量之比是区分超高能宇宙线起源的天体物理学和宇宙学（自上而下）情景的关键参数。
2001-06-11 astro-ph
The Vertical Structure and Ultraviolet Spectrum of X-Ray Irradiated Accretion Disks in Active Galactic Nuclei
最近的工作表明活动星系核中的紫外连续谱可能是由X射线照射吸积盘所吸收的能量再辐射产生的，基于此，我们计算了大质量非旋转黑洞周围X射线照射的吸积盘的垂直结构和紫外光谱.在找到这些磁盘的垂直积分量的径向依赖性，我们解决了流体静力平衡，能量平衡，和频率依赖的辐射传输作为高度的函数的方程。为了求解最后一组方程，我们使用可变爱丁顿因子方法。我们包括电子散射，自由，和HI，HeI，和HeII束缚自由不透明度和相应的连续冷却过程。虽然由X射线照射预测的整体光谱形状可能与观测结果一致，但它预测的莱曼边缘发射特征却不一致。这一发现提出了许多问题，否则似是而非的模型，其中X射线照射发挥了重要作用。
1996-09-13 astro-ph
Extragalactic Sources for Ultra High Energy Cosmic Ray Nuclei
在这篇文章中，我们检验了最高能量的宇宙射线是来自河外源的复杂核的假设。在合理的物理假设下，我们证明了附近的富金属星暴星系（M82和NGC 253）可以产生脚踝以上观测到的所有事件。这需要在河外磁场$B \approx 15$ nG中$10^{20}$ eV以下的粒子扩散。高于$10^{19}$ eV，该模型预测存在显着的流量中质量和重核的变化率小的组成。尽管如此，星暴假说最显著的特征是在光谱截止之前由铁碎片引起的轻微各向异性。
2001-09-20 astro-ph hep-ph
Challenging cosmic ray propagation with antiprotons. Evidence for a "fresh" nuclei component?
最近的宇宙线（CR）反质子通量的测量已被证明是挑战现有的CR传播模型。结果表明，设计用于匹配次级核与初级核比率的再加速模型（例如，硼/碳）产生太少的反质子。匹配二次与一次核的比率和反质子通量需要人工打破扩散系数和一次注入光谱，这表明需要其他方法。在本文中，我们讨论一种可能性，以克服这些困难。使用测得的反质子通量和B/C比固定的扩散系数，我们表明，在日光层中测得的主要核的光谱可能包含一个新鲜的本地“未处理”的组件在低能量可能与本地气泡，从而降低测得的次级到主要核的比例。最近几百万年来太阳附近SN活动的独立证据支持了这一观点。该模型再现反质子，B/C比，元素丰度Ni（Z<=28）。计算的Be和B的同位素分布与CR数据完全一致。CR中的3种“放射性时钟”同位素10 Be、26 Al、36 Cl的丰度都是一致的，并根据ACE航天器获得的最精确数据指示晕的大小为zh ~ 4kpc。
2002-12-05 astro-ph nucl-ex nucl-th
Transport of exotic anti-nuclei: I- Fast formulae for antiproton fluxes
用不同的传播模型计算的银河系次级宇宙线反质子通量与实测数据比较吻合，传播不确定度较小。对于暗物质晕中的任何反质子奇异成分来说，情况并非如此。如果最终目的是解释过量，则必须提供详细的传播模型。然而，更简单和更快的反质子近似公式是一个有吸引力的替代品，可以快速检查给定的暗物质模型是否与观测到的反质子通量不一致。本文提供了这样的公式。此外，它们可以用来限制这个通道中的新物理，否则在计算机资源中，对大参数空间的广泛扫描可能会非常昂贵。
2007-04-16 astro-ph hep-ph
On Active Galactic Nuclei as Sources of Ultra-High Energy Cosmic Rays
我们测量了Swift BAT活动星系核目录的天空坐标与俄歇天文台探测到的最高能量宇宙射线到达方向之间的相关性。统计上完整的硬X射线目录有助于区分活动星系核和其他遵循局部大尺度结构分布的候选源。完整目录的位置与宇宙射线到达方向几乎不相关，但当用硬X射线通量加权时，100 Mpc以内的活动星系核的相关性达到98%的显著水平，这种相关性在100 Mpc以上的源中急剧下降，表明GZK抑制。我们讨论了确定将粒子加速到超过10^19 eV的极端能量的机制的意义。
2008-05-14 astro-ph hep-ph
Magnetized Sources of Ultra-high Energy Nuclei and Extragalactic Origin of the Ankle
最近有人提出，超高能宇宙射线可能起源于银河系外，直到“第二膝”，约为4 × 10 ^{17}eV。在这种情况下，在~ 5 × 10 ^{18}eV处的“踝”或“下沉”可能是由于在宇宙微波背景上的河外质子对的产生，这需要大约E^{-2.6}的注入光谱。已经指出，对于混合成分的原子核的注入，需要更硬的注入谱E^{-2.2}来拟合最高能量的谱，在这种情况下，需要银河分量来拟合踝以下的谱，除非质子分数大于85%。在这里，我们进行数值模拟，并发现，充分磁化的源，观察到的光谱高于10^{19}eV的方法再次纯质子注入的情况下，由于增加的路径长度和更有效的光衰变的源周围的核。这减少了给定能量下的二次通量，因此需要注入光谱~E^{-2.6}，与纯质子注入一样陡峭。此外，踝关节可能再次充分占主导地位的质子被解释为对生产下降。
2005-07-28 astro-ph hep-ph
Analytic calculations of the spectra of ultra-high energy cosmic ray nuclei. I. The case of CMB radiation
本文系统地研究了超高能核扩散谱的各种解析计算方法。在星系际空间中传播的核，由于与宇宙微波背景和河外背景光的相互作用，会发生光致衰变，降低其洛伦兹因子。我们计算了原子质量数$A$和洛伦兹因子$Γ$随红移$z$的后向时间演化轨迹。比较了三种光谱计算方法：{ \it（i）}轨迹法、{ \it（ii）}动力学方程结合轨迹法和{ \it（iii）}耦合动力学方程法。我们相信，这三种方法至少穷尽了问题的任何解析解的主要可能性。在最直接的方法{ \it（i）}中，仅使用轨迹计算来将观测到的核通量与初级（加速）核$A_0$的产生率联系起来。在第二种方法{ \it（ii）}中，借助于动力学方程计算了初级核、次级核和质子的通量（空间密度），而轨道仅用于确定这些核的产生率。第三种方法{ \it（iii）}包括求解完整的耦合动力学方程组，从初级核$A_0$开始，然后对于$A_0-1$等，直到感兴趣的$A$。前一个方程的解给出了下一个方程的生成率。所有方法的计算的一个重要元素是系统地使用洛伦兹因子而不是能量。这里考虑原子核只与宇宙微波背景相互作用的情况，这种情况特别适合于理解物理结果。
2012-07-28 astro-ph astro-ph.CO astro-ph.HE
