On the inverse problem for extragalactic cosmic ray nuclei with energies $10^{18}$ to $10^{20}$ eV
研究了超高能宇宙射线的宇宙线输运反问题。通过对俄歇能谱数据、原子质量数的平均对数及其方差的能量依赖关系的分析，可以在反问题方法的框架内对源谱的形状得出明确的结论。讨论了所考虑的不适定问题的正则化过程。
2017-01-02 astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic propagation of ultrahigh energy cosmic-rays
本文综述了高能宇宙射线（UHECR）的河外传播。我们提出了质子和原子核的不同能量损失过程，以及它们对UHECR谱和组成的能量演化的预期影响。我们讨论了皮埃尔俄歇天文台最近提供的成分分析的可能影响。河外磁场的影响和可能偏离的直线的情况下也提到，以及生产的次级宇宙成因中微子和光子和约束，他们的观察将意味着UHECRs的起源。最后，我们简要讨论了解决UHECRs之谜的多信使方法的相关性。
2011-11-14 astro-ph.HE
Origins of Extragalactic Cosmic Ray Nuclei by Contracting Alignment Patterns induced in the Galactic Magnetic Field
提出了一种寻找超高能宇宙射线起源的新方法。这些粒子很可能是在地球大气层中引发广泛空气簇射的原子核。在大面积的观测站，粒子到达的方向与它们的能量和它们的簇射最大时的大气深度一起测量。深度提供了核电荷的粗略测量。在一个同时适合所有观测到的宇宙射线，我们使用银河系磁场作为一个质谱仪，并调整核电荷，使其河外到达方向集中在尽可能少的方向。使用不同的模拟例子，我们表明，与地球上的测量，河外源方向的重建是可能的。特别是，我们表明，在天体物理的情况下，即使在一个实质性的各向同性的背景源方向可以重建。
2018-07-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Origin of the ankle in the ultra-high energy cosmic ray spectrum and of the extragalactic protons below it
高能宇宙线（UHECR）光谱在10^18.6 eV（脚踝）附近斜率的急剧变化，加上脚踝附近和下方的轻但河外成分以及脚踝上方的中间成分的证据，已经证明在理论上理解极具挑战性，没有微调。我们提出了一个机制，即光衰变的超高能电子回旋共振加速器周围的区域的原子核占在地球上观察到的光谱和推断的组成。在合适的源条件下，该模型再现了整个河外宇宙线能量范围（即10^17.5 eV以上）的光谱和成分。对由此产生的中微子的光谱和味的预测也被提出。
2015-11-04 astro-ph.HE
The Chandra Survey of Extragalactic Sources in the 3CR Catalog: X-ray Emission from Nuclei, Jets, and Hotspots in the Chandra Archival Observations
作为我们计划建立一个完整的无线电和X射线数据库的所有3CR河外射电源的一部分，我们提出了一个分析的93个来源，钱德拉档案数据。这些资料大部分已经公布。在这里，我们提供了一个统一的重新分析，目前的核X射线通量和X射线发射与无线电喷流结和热点，使用公开的无线电图像和新的无线电图像，已建成的VLA档案中的数据。对于所选样本中约1/3的源，文献中没有报道Chandra和射电观测之间的比较：我们发现X射线探测到2个新的射电喷流结和17个热点。我们还报告了对15个星系团星系际介质扩展发射的X射线探测，其中两个星系团很可能是以前未知的。
2016-09-22 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic rays from supermassive black holes: particle flux on the Earth and extragalactic diffuse emission
本文讨论了在超大质量黑洞周围的吸积盘中，宇宙射线在电场中被加速到超高能（E> 4 × 10^19 eV）.粒子注入谱被假定为比那些在冲击波阵面上加速形成的谱更硬。结果表明，具有注入谱的宇宙射线对地基阵列探测到的粒子通量的贡献很小。但在河外空间，粒子产生的扩散伽马射线发射的显着通量与费米LAT仪器（费米空间天文台机载）获得的数据相比。还推导了在河外空间传播的宇宙射线产生的中微子强度。级联中微子的模型强度远低于天体物理中微子的模型强度。得出的结论是，可能的超大质量黑洞是宇宙射线源，在地球上检测到的粒子通量略有贡献，但这些来源应考虑分析时，河外弥漫伽玛射线辐射的组件。
2018-11-27 astro-ph.HE
Iron Nuclei in Ultra-High Energy Cosmic Rays Near the Earth
Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）
研究通过分析铁核能量与源地距离的关系，探讨了超高能宇宙射线在银河系中的传播特性及限制条件。
2025-11-21 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic rays from a nearby extragalactic source in the diffusive regime
我们研究了宇宙射线在本超星系团磁场中的扩散对附近的河外源的能谱的影响。我们发现，强烈增强的能量以下的扩散和quasirectangular制度之间的过渡发生，以及在较低的能量与有限的源年龄的抑制，可以帮助解释所观察到的宇宙射线谱和组成的功能。讨论的情况下，附近的河外源的混合成分和刚性依赖的光谱占大多数观测到的宇宙射线在几个EeV以上的能量，而其余的河外源导致的扩散通量占主导地位，在较低的能量和下降到$\sim 0.1$ ~EeV。附近的源也可以自然地解释4~EeV以上的偶极各向异性测量，这些测量也可以帮助约束其随红移的演化。
2019-05-06 astro-ph.HE
The highly peculiar emission lines detected in spectra of extragalactic objects may be generated by ultra-rapid quasi-periodic oscillations
在一些活动星系核和类星体的光谱中发现了极其奇特的发射谱线。它们的起源完全未知。我们调查的假设，它们是从超快速准周期振荡，可能会发生在喷流或黑洞，预测在发表的理论论文。我们的结论是，虽然不是完全确定，这个假设是一样有效的其他高度奇特的假设，已经取得了（例如，蓝移由于体积运动接近光速）。我们考虑进一步验证我们的假设的方法。
2019-02-19 astro-ph.HE
Anisotropies of ultra-high energy cosmic rays diffusing from extragalactic sources
我们得到了从河外源附近扩散的超高能宇宙射线到达方向的偶极各向异性。我们讨论的能量制度的空间扩散和准直线的一个导致只是角扩散在较高的能量。我们从一个单一的来源，使用两种不同的数值模拟验证的各向异性得到解析结果。对于一个方案与几个源在本地超星系团（与最近的源在一个典型的距离为几到几十Mpc），我们讨论了可能的过渡的情况下，其中各向异性占主导地位的几个源的能量低于几个EeV的制度，其中许多来源的贡献在较高的能量之间的情况。还讨论了非各向同性源分布的影响，表明它可以显着影响所观察到的偶极子。
2013-12-04 astro-ph.HE
Analytic calculations of the spectra of ultra high energy cosmic ray nuclei. II. The general case of background radiation
讨论了河外背景辐射中超高能核的传播问题。本文是第一篇论文的继续，在第一篇论文中，我们提出了三种新的分析方法来计算超高能宇宙线核（包括初级核、次级核和次级质子）的通量和谱。本文的计算方案是基于耦合动力学方程的解析解，它考虑了宇宙膨胀和成对产生的连续能量损失以及原子核的光致衰变。这种方法以最自然的方式包括在初级核通过河外背景辐射传播期间的光致蜕变过程中产生次级核。在第一篇文章中，为了提出所建议的分析计算方案，我们只考虑了宇宙微波背景辐射的情况，而在本文中，我们把这种计算推广到所有相关的背景辐射，包括红外和可见/紫外辐射，统称为河外背景光。解析解允许透明的物理解释所获得的光谱。河外背景光在超高能宇宙线核的中能区起着重要作用。河外背景光最显著的影响是次级核光谱中的低能尾。
2012-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Bounds on the origin of extragalactic ultrahigh energy cosmic rays from the IceCube neutrino observations
我们研究了能量范围从$10^{6}$ GeV到$10^{10}$ GeV的IceCube观测对河外高能宇宙射线起源的一般意义，假设高能中微子是由河外宇宙中质子的光生产生的。冰立方观测到的PeV能量中微子通量给出了它们源中质子的光介子产生光学深度和河外宇宙射线质子分量强度的强界。中微子通量意味着河外宇宙射线源的光学深度应该大于$\sim 0.01$，并且对观测到的10 PeV的大量宇宙射线的贡献超过百分之几。如果来自这些河外源的宇宙射线的光谱远远超过1 EeV，中微子通量表明河外宇宙射线在1 EeV及以上的观测到的总宇宙射线通量中占主导地位，有利于宇宙射线的倾斜跃迁模型。在这种情况下，宇宙射线源也需要是有效的中微子发射器，光学厚度接近1。最高能量的宇宙射线（$\sim 10^{11}$ GeV）源不应该随着红移而强烈演化，以解释冰立方的观测结果，这表明任何涉及遥远的强大天体的宇宙射线辐射场景都是强烈不受欢迎的。这些考虑的结论是，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量宇宙射线的来源。我们还讨论了宇宙线在磁化星系际空间中的传播对观测到的宇宙线总通量与中微子通量之间的联系的可能影响。
2014-12-17 astro-ph.HE
Extragalactic magnetic field constraints from ultra-high-energy cosmic rays from local galaxies
我们解释了本地恒星形成星系的位置和超高能宇宙射线（UHECR）的方向，最近发现的皮埃尔俄歇天文台（PAO），在物理参数：本地源的密度和磁场管理的UHECR传播的相关性。我们包括一个随机河外磁场描述的顶部银河系磁场模型，以确定从源位置合奏预期的UHECR偏转水平。除了在磁场偏转，我们还考虑到能量损失与背景光子场以及光谱和成分测量的PAO。我们发现PAO各向异性测量和本地恒星形成星系密度之间的一致性大的河外磁场强度与$B > 0.2 \ \rm nG$（相干长度为$1 \ \rm Mpc$）在$5σ$的置信水平。更大的源密度导致更各向同性的背景，因此允许较弱的河外磁场。然而，以如此丰富的资源加速UHECR的发展更具挑战性。另一方面，太大的源密度和河外磁场强度也是不利的，因为这会降低预期的各向异性水平。这导致$B < 22 \ \rm nG$和$ρ_0 < 8.4 \cdot 10^{-2} \ \rm Mpc^{-3}$的上限为90\ %置信水平。
2021-12-06 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic rays and the extragalactic gamma ray flux
超高能宇宙射线与宇宙中的辐射场相互作用，产生电磁级联，导致河外伽马射线通量，可探测到约100 GeV。最近费米-LAT对河外伽马射线通量的精确测量，加上对各种类型活动星系核背景的估计，可以对级联分量设定限制。通过与预测的比较，并作出各种假设，即采用特定的模型，可以对超高能粒子可以加速的最大能量设定限制。如果我们的模型是正确的，最大能量不太可能超过100 EeV，反过来，在测量的超高能谱中明显的“GZK”截止可能是由于内在的出射粒子谱的下降。然而，由于所涉及的许多参数的不确定性，目前还不可能武断地作出结论。我们已经使用了最近的参数范围的估计，并发现，虽然我们的模型的参数在允许的范围内的不确定性是如此之大，我们的结果是不唯一的，虽然该方法是令人满意的。因此，到目前为止，结果只能被视为一种指示。
2014-04-05 astro-ph.HE
Extragalactic Gamma-ray Background Radiation from Beamed and Unbeamed Active Galactic Nuclei
河外γ射线背景辐射（EGRB）的起源一直是天体物理学中的一个谜。最近，费米伽马射线卫星（Fermi）揭示了~22%的未解决的EGRB可以用耀变体来解释，耀变体是活动星系核（AGN）的一个群体。其余约78%的未解决EGRB仍未知。我们估计的伽玛射线射电星系，这是最近发现的费米失调的射电响亮AGN，EGRB的射电光度函数的射电和伽玛射线光度之间的相关性的射电响亮AGN的贡献。我们发现，~25%的未解决的EGRB将被解释的伽玛射线响亮的射电星系人口。我们还进一步讨论了EGRB的起源，通过比较费米EGRB数据与我们的研究的各种AGN人口的贡献EGRB，这是无线电安静AGN，耀变体，和伽玛射线大声射电星系。
2011-08-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Very High Energy Antineutrinos from Photo-disintegration of Cosmic Ray Nuclei
宇宙线核在星光下的光致衰变导致次级反中微子的产生。我们假定银道面附近的高能宇宙线核的通量与地球附近观测到的通量相同，并计算了它们光致蜕变产生的反中微子通量。冰立方探测器测量了TeV-PeV能量范围内的中微子/反中微子通量。我们计算出的次级反中微子通量在10-100 TeV的能量范围内被发现是少得多相比，由冰立方合作检测到的通量。河外介质中辐射场强度的上限远低于银心附近。如果我们把我们的形式主义推广到河外介质，由于宇宙线的通量很低，高能宇宙线重核的光致衰变的贡献仍然是微不足道的。
2015-08-27 astro-ph.HE
The Centaurus A Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Excess and the Local Extragalactic Magnetic Field
皮埃尔·俄歇天文台发现的超高能宇宙射线各向异性，为最终解决粒子的起源和附近河外磁场（EGMF）的性质提供了可能。我们研究了附近射电星系半人马座A周围的~ 10^20 eV事件的影响。我们发现，如果Cen A是这些宇宙射线的来源，事件的角分布约束的EGMF强度在几个Mpc的银河系到> 20 nG的一个假设的初级质子组成。我们的结论表明，无论是观察到的过剩是一个统计异常或当地EGMF比传统认为的更强。我们讨论了这一领域的影响，包括UHECR散射从更遥远的来源，时间延迟从瞬态源，以及使用磁透镜签名，以达到更严格的约束的可能性。
2012-09-28 astro-ph.HE
Very-High-Energy Gamma-Ray Signal from Nuclear Photodisintegration as a Probe of Extragalactic Sources of Ultrahigh-Energy Nuclei
识别超高能宇宙线（UHECR）源并探测其未知性质至关重要。皮埃尔俄歇天文台最近的结果支持UHECR的重核组成。根据重核在这些源中生存的要求，以伽马射线暴为例，我们预测了一个诊断伽玛射线信号，独特的核-去激发伽玛射线的光致蜕变后的排放。这些伽马射线，从MeV提升到TeV-PeV的能量，可以被VERITAS，HESS和MAGIC等伽马射线望远镜探测到，特别是下一代CTA和AGIS。它们是识别和研究单个UHE核加速器的有希望的信使。
2010-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Distortion of the ultrahigh energy cosmic ray flux from rare transient sources in inhomogeneous extragalactic magnetic fields
探测和表征最高能量宇宙射线到达方向的各向异性模式是确定其来源的关键步骤。我们讨论了一种可能的扭曲的宇宙线通量的各向异性和不均匀分布的河外磁场的情况下，源的能量宇宙射线是罕见的瞬态现象，如伽马射线暴和/或新诞生的磁星。这种畸变不涉及角偏转，而是涉及与在实验寿命上看到源的概率相关的通量调制。为了量化这种失真，我们构建了这些最高能量的宇宙射线的到达方向的天空地图的各种磁场配置，并呼吁在文献中提出的统计测试。我们的结论是，这种畸变不会影响目前的实验，但在未来的大规模实验中进行各向异性研究时应该考虑到，这些实验记录了多达数百个6 × 10^19 eV以上的事件。
2011-01-20 astro-ph.HE
Can winds driven by active galactic nuclei account for the extragalactic gamma-ray and neutrino backgrounds?
各种观测显示，活动星系核中广泛存在着与相对论喷流不同的快速而强大的风，这些风可能是从吸积盘发射的，并与宿主星系的气体发生强烈的相互作用。在相互作用期间，预计会形成强烈的冲击，可以将非热粒子加速到高能量。这种风被认为是造成大部分观测到的GeV-TeV范围内的河外伽马射线背景（EGB）和PeV范围内的弥散中微子背景的原因，通过前向激波加速的质子与环境气体之间的非弹性$pp$碰撞产生的中性和带电π介子的衰变。然而，以前的研究并没有适当地考虑到绝热损失等过程，这些过程可能会显着减少伽马射线和中微子通量。我们评估生产的伽马射线和中微子的活动星系核驱动的风在一定程度上详细模拟其流体动力学和热演化，包括其两个温度结构的影响。我们发现，他们只能占不到$\sim 30$ %的EGB流量，否则该模型将违反独立的上限来自扩散各向同性的伽玛射线背景。如果中微子谱指数随着$Γ\gtrsim 2.2$而变陡，那么只要风在$10-100$ TeV范围内对冰立方中微子通量的贡献超过$20$ %，就会出现与各向同性伽马射线背景的严重张力。然而，在能量$\gtrsim100$ ~TeV，我们发现，冰立方中微子流量可能仍然是由活动星系核驱动的风，如果光谱指数是小的$Γ\sim2.0-2.1$。伽马射线点源的可探测性也对这种情况提供了重要的限制。
2018-04-16 astro-ph.HE
X-Ray Spectral Variability of Ultraluminous X-Ray Sources in Extragalactic Globular Clusters
一些超亮X射线源（ULX）与河外球状星团（GC）有着物理联系。我们对其中最亮的八个源进行了系统的X射线分析。我们将GC ULX的光谱拟合为单幂律和单圆盘模型。我们发现，数据从来没有要求任何的源之间的磁盘和连续的观测幂律变化。通过单个盘最佳拟合的GC ULX显示出双峰分布：它们的温度远低于0.5 keV，或者温度变化范围在0.5 keV以上至2 keV。具有低kT的GC ULX在光度上具有显著的变化，但在kT上显示很少或没有变化。相比之下，具有较高kT的源要么同时改变kT和$L_X$，要么在任一参数中均不显示显著变化。值得注意的是，X射线特性可能与这些ULX的光学性质有关，其中两个最低kT源显示光学发射线。
2019-02-26 astro-ph.HE
Are 10 EeV cosmic rays extragalactic? Theory of cosmic ray diffusion at high energy
俄歇合作组织已经报道了在8 EeV以上的宇宙射线的到达方向上的大尺度各向异性。偶极方向，距离银河系中心125 $^\circ$，被认为是这些宇宙射线起源于银河系外的指示。我们表明，无论是理论上和直接数值模拟，这不一定是真的。起源于银河系并在银河系磁场中扩散的中等质量原子核可能具有指向远离银河系中心的偶极各向异性。我们的理论预测四极各向异性的数量级相同的偶极子。
2018-07-26 astro-ph.HE
High Energy Gamma Rays from Nebulae Associated with Extragalactic Microquasars and Ultra-Luminous X-ray Sources
微类星体和超亮X射线源（ULX）是位于星系核外的高能致密天体。其中一些天体与膨胀的气泡有关，其速度为80-250 ${\rm km~s^{-1}}$。我们研究了这些膨胀星云中粒子的冲击加速度。膨胀速度快的星云$\gtrsim120~{\rm km~s^{-1}}$能够将宇宙射线加速到$\sim100$ TeV。如果10%的冲击动能用于粒子加速，像NGC 7793中的微类星体S26这样的强大星云将发射出高达几十TeV的伽马射线，光子指数为$\sim2$。考虑到切伦科夫望远镜阵列的灵敏度和角分辨率，这些星云将是未来观测的好目标。它们也会在$\ge0.1~{\rm GeV}$的未分辨宇宙伽马射线背景辐射中贡献$\sim7$ %。相比之下，在缓慢膨胀的星云$\lesssim120~{\rm km~s^{-1}}$中，由于离子与中性粒子的碰撞，粒子加速的效率较低，导致$\gtrsim10$ GeV的光谱较软。
2017-01-31 astro-ph.HE
Extragalactic Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays
在发现宇宙射线和各种实验努力100多年后，超高能宇宙射线（E > 100 PeV）的起源仍然不清楚。宇宙中高能粒子的产生和传播效应是高能天体物理研究的热点之一。随着过去几年中开发的先进模拟引擎的出现，以及实验数据的增加，我们现在处于一个独特的位置，可以以前所未有的精度对源和传播参数进行建模，并将其与大型观测站的测量数据进行比较。本文回顾了宇宙射线在光子背景和磁场中最重要的传播效应，并介绍了传播码的最新发展。最后，通过与实验数据的比较，给出了可能的天体物理参数的含义。
2014-09-20 astro-ph.HE
Possible Sources of Iron Nuclei in Ultra-High-Energy Cosmic Rays
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
本文假设望远镜阵列记录的超高能粒子为铁核或硅核，通过河外传播计算，分析其可能源的距离约束并讨论候选源。
2026-09-09 astro-ph.HE
The extragalactic ultra-high energy cosmic-ray dipole
我们探讨了最近探测到的~ $>8$ ~EeV超高能宇宙线（UHECR）到达方向的偶极各向异性是由于大尺度结构（LSS）引起的可能性。我们假设宇宙线源遵循物质分布，并考虑星系际磁场（IGMF）中的扩散输运，计算了通量加权UHECR的均方根偶极振幅。我们发现在进入银河系之前，通量加权均方根偶极振幅为$\sim8$ %。[4-8] EeV的振幅仅略低于$\sim 5$ %。所需的IGMF为{5-30 nG}的量级，并且UHECR源必须相对靠近，在$\sim$ 300 Mpc内。在较低的能量箱的统计上显著的信号的情况下，可以解释，如果相同的核素占主导地位的组合物在两个能量箱和扩散的银河磁场（GMF）减少了这些较低的刚性粒子的偶极子。高能UHECRs的光致衰变也会使低能偶极有所减少。
2017-11-16 astro-ph.HE
Extragalactic cosmic rays and their signatures
UHE质子在CMB中的传播特征是成对产生倾角和GZK截止。这些光谱特征的可见表现是微分光谱中的踝关节、GZK截止点和积分光谱中的E_{1/2}。在所有的实验中观察到的脚踝通常被解释为从银河到河外的宇宙射线的过渡。利用HiRes、望远镜阵列（TA）和俄歇探测器在能量（1-3）EeV下测量的质量组成，计算了银河系宇宙射线在这些能量下的各向异性，以及伸长曲线，我们强烈反对上面给出的脚踝解释。转变必须发生在较低的能量，最有可能在第二个膝盖的倾角模型预测。这个模型的另一个预测，倾角的形状，很好地证实了HiRes，TA，AGASA和雅库茨克探测器，并在能量重新校准后，由俄歇探测器。GZK临界值和E_{1/2}的预测开始与HiRes和TA数据一致。然而，直接测量的质量组成仍然是一个谜。虽然HiRes和TA探测器观察到质子占主导地位的质量组成，正如dip模型所要求的那样，俄歇探测器的数据有力地证明了核质量组成在能量高于4 EeV时稳定地变得更重，并在能量约35 EeV时达到铁。基于俄歇的方案与另一种解释一致，即能量为Ea =4 EeV的踝是从河外质子到河外核的跃迁。在较高能量下重核优势可以由质子的低能量加速E_{max} \sim 4 EeV和原子核的刚性依赖性E_{max} ^A =Z E_{max} $提供。最高能量的抑制可以解释为核破坏截止。
2013-04-20 astro-ph.HE hep-ph
HERMES: a Monte Carlo Code for the Propagation of Ultra-High Energy Nuclei
虽然最近的实验努力改善了对$10^{18}$ eV以上超高能宇宙射线（UHECR）的观测，但这种粒子的起源和组成仍然是未知的。在这项工作中，我们提出了新的Monte Carlo代码（HERMES）模拟UHE核的传播，在$10^{16}$和$10^{22}$ eV之间的能量范围内，占在干预河外和银河系磁场和核与河外背景辐射的遗迹光子的相互作用传播。为了展示HERMES在天体粒子研究中的潜在应用，我们估计了UHE核在不同天体物理场景中的预期通量，GZK视界，并展示了在湍流河外磁场存在下的预期到达方向分布。HERMES的稳定版本将在未来发布，与已经繁殖的原子核库一起供公众使用，以允许社区使用我们的模拟器进行质量组成和能谱分析。
2013-07-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
An upper limit on the strength of the extragalactic magnetic field from ultra-high-energy cosmic-ray anisotropy
如果超高能宇宙射线来自河外源，它们到达这些源的方向的偏移意味着河外磁场强度的上限。皮埃尔·俄歇合作组织最近报告说，宇宙射线到达方向的各向异性与几种类型的河外天体有关。如果这些宇宙射线源自这些天体，那么它们意味着在相干长度λ_B < 100 Mpc和B < 0.7 -2.2 x 10^-10 G的情况下，河外磁场强度的极限值为B <0.7 - 2.2 x 10^-9（λ_B / 1 Mpc）^-1/2 G。这与λ_B = 1 Mpc时的现有上限相当，并且在更大的尺度上提高了4-12倍。在我们的结果中，不确定性的主要来源是未知的宇宙射线成分。
2018-06-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: implications of Auger data for source spectra and chemical composition
我们使用动力学方程的方法来描述超高能宇宙线质子和原子核的传播，并计算预期的光谱和质量组成在地球上的源注入光谱和化学丰度的不同假设。当与皮埃尔俄歇天文台观测到的谱、伸长率$X_{max}(E)$和色散$σ(X_{max})$相比较时，可以得出几个重要的结论：a）原子核的注入谱必须非常硬，$\sim E^{-γ}$与$γ\sim 1-1.6$ ; b）源中电荷$Z$的原子核的最大能量必须是$\sim 5Z\times 10^{18}$ eV，因此不需要加速到极高的能量; c）只有在加入一个具有陡峭注入谱的{ \it ad hoc}轻河外组分（$\sim E^{-2.7}$）的代价下，才能得到与俄歇谱的拟合。从这个意义上说，在踝关节（$E_{A}\approx 5\times 10^{18}$ eV），所有的成分都来自河外，因此表明从银河到河外的宇宙射线的跃迁发生在踝关节以下。有趣的是，在光谱和标准化方面，上面假设的额外的河外光分量与最近由卡斯卡德-格兰德测量的分量相比很好。
2014-09-17 astro-ph.HE
The NuSTAR Extragalactic Surveys: First Direct Measurements of the >10 keV X-Ray Luminosity Function for Active Galactic Nuclei at z>0.1
我们首次直接测量了活动星系核（AGN）的静止框架10-40 keV X射线光度函数（XLF），所用的样本是从NuSTAR河外巡天计划中选取的能量为8-24 keV的94个0.1 < z <3源。我们的研究结果是一致的强烈的AGN人口的演变在以前，低能量的XLF研究。然而，用于校正选择偏差的吸收固有分布的不同模型对我们样本中的源总数给出了显着不同的预测，导致我们对XLF的分箱估计存在微小的系统差异。采用具有较低的康普顿厚源本征分数和较大的柱密度N_H ~ 10^{23-24} /cm ~ 2的源群的模型或具有较强的康普顿反射分量的模型（在所有光度下对R ~ 2进行相对归一化）可以使XLF从2-10 keV的外推与我们的NuSTAR样品一致。最终，需要对NuSTAR源进行X射线光谱分析，以打破吸收柱密度分布与康普顿反射分量强度之间的这种简并性，从而改进我们对XLF的测量。此外，成功描述NuSTAR观测到的高红移粒子数的模型往往会过度预测先前对局部XLF的高能测量，这表明活动星系核粒子数的演化并没有被当前的模型完全捕捉到。
2015-11-13 astro-ph.HE
The Possibility of Investigating Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Sources Using Data on the Extragalactic Diffuse Gamma-Ray Emission
我们提供了我们的估计的伽马射线发射的强度与能量接近0.1 TeV产生在银河系内的空间中的相互作用的宇宙射线与背景排放。我们假设宇宙射线源是点状的，它们是活动星系核。我们考虑了以下几种可能的源：遥远而强大的源，红移可达z=1.1，具有单能粒子谱，E=10^21 eV;同样的物体，但具有幂律粒子谱;以及红移为0<z<=0.0092的邻近源，即距离不大于50 Mpc，也具有幂律粒子谱。能量为0.1 TeV的宇宙射线对河外弥漫伽马射线背景的贡献取决于源的类型，或者更具体地说，贡献范围从f<<10^（-4）到f约为0.1。取决于源模型。我们的结论是，河外背景γ射线发射的数据可以用来确定宇宙射线源的特性，即它们的距离和粒子能谱的图案。关键词：宇宙射线，弥漫伽玛射线辐射，活动星系核。待发表于：Astronomy Letters，2017，vol. 43，No.8，pp. 529-535.
2017-07-09 astro-ph.HE
Cosmic Ray Origin: Lessons from Ultra-High-Energy Cosmic Rays and the Galactic/Extragalactic Transition
我们研究银河宇宙射线（GCR）的起源问题，根据光谱最高能量端的数据。我们认为，皮埃尔俄歇天文台和卡斯卡德-格兰德实验的数据表明，银河系和河外成分之间的过渡发生在脚踝的能量在全粒子宇宙射线谱，并在能量的顺序为$10^{17}$ eV的质子。银河系质子如此高的能量似乎很难与一般的观点相一致，即GCR是由单个超新星遗迹（SNRs）的前向激波的标准扩散激波加速过程加速的。我们还审查了各种困难的标准SNR-GCR连接，有关轻元素丰度的演变和显着的同位素异常。我们指出，银河系中超新星注入的大部分能量实际上是在超级气泡中释放的，因此这可能在宇宙射线的起源中发挥重要作用，并且可以以一种相当自然的方式解决标准SNR-GCR场景中的一些持续问题。
2014-10-09 astro-ph.HE
The NuSTAR Extragalactic Surveys: The Number Counts of Active Galactic Nuclei and the Resolved Fraction of the Cosmic X-ray Background
本文给出了NuSTAR河外巡天中发现的3-8 keV和8-24 keV活动星系核的计数结果。NuSTAR现在已经分辨了8-24 keV波段33-39%的X射线背景，直接识别出活动星系核，其遮蔽柱高达约1 e25/cm 2。在较软的3-8 keV波段，在NuSTAR探测的5e-15 < S（3 - 8 keV）/（erg/cm ~ 2/s）<1 e-12的通量范围内，计数值与XMM-Newton和Chandra的测量值基本一致。在硬8-24 keV波段，NuSTAR探测器的通量范围为2 e-14 < S（8-24 keV）/（erg/cm 2/s）<1 e-12，比以前的测量值弱约100倍。8-24 keV的计数匹配AGN人口合成模型的预测，直接确认人口的存在，模糊和/或硬X射线源推断的形状的综合宇宙X射线背景。NuSTAR计数值明显高于Swift/BAT 15-55 keV计数值的简单外推值，该外推值在高通量S（15-55 keV）> 1 e-11 erg/cm ~ 2/s时测量，反映了活动星系核在Swift/BAT局域（z<0.1）样本和NuSTAR的z~1样本之间的演化。解释活动星系核演化的CXB合成模型位于Swift/BAT测量之上，这表明它们在低红移时并不能完全捕捉到被遮蔽的活动星系核的演化。
2016-09-10 astro-ph.HE
Effects of extragalactic magnetic field on the spectra of ultra-high-energy cosmic rays from jetted sources
Sorbonne Université（索邦大学）
本研究通过数值模拟极高能宇宙射线在磁化宇宙中的传播，首次证明在特定条件下，喷流发射几何结构（如张角与朝向）对塑造单个源的观测能谱具有决定性作用，揭示了发射几何与磁场相互作用对能谱的影响。
2025-11-05 astro-ph.HE
Study of cosmic ray sources using data on extragalactic diffuse gamma-ray emission
讨论了来自次要源的超高能宇宙射线（CR）及其对河外弥漫γ射线辐射的可能贡献。作为次要来源的一个例子，我们考虑了活动星系核（AGN）的可能的特定类型，其中超大质量黑洞被10^（10）-10 ^（11）Gs的超强磁场包围。在这个模型中，我们计算了地球上的CR能谱和河外空间CR产生的级联量子的强度。从数值计算结果和皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵的观测资料出发，表明这些活动星系核对地球UHECR通量的贡献可以忽略不计。然而，与费米LAT测量的河外弥漫伽马射线发射相比，活动星系核的CR产生了显着的伽马射线通量。我们的结论是，来自次要来源的UHECR可以显着地促进河外伽马射线发射。
2017-11-12 astro-ph.HE
Anisotropy-driven constraints on the transition from Galactic to extragalactic cosmic-ray sources
Nationaal Instituut voor Subatomaire Fysica (NIKHEF)（国家亚原子物理研究所）；Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics, Radboud University Nijmegen（拉德堡德大学数学、天体物理学和粒子物理研究所）；Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学物理系）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究院那不勒斯分部）
该研究利用宇宙线偶极各向异性的方向与强度，结合三维传播模拟，约束了“脚踝”以下中等质量核的起源，证实其河外起源符合观测，而银河系源无法解释相关各向异性特征。
2026-08-28 astro-ph.HE
Propagation of extragalactic photons at ultra-high energy with the EleCa code
超高能光子作为超高能宇宙射线产生光π介子机制的独立探针，发挥着重要的作用。它们的观测，或不观测，可能会限制天体物理的UHECRs的起源的情况下，并有助于理解的性质，在$10^{19.5}$ eV以上的能量的几个实验观察到的通量抑制。而在$10^{17}$ eV以上的UHE光子的相互作用长度范围从几百kpc到几十Mpc，光子可以与河外背景辐射相互作用，引发电磁级联的发展，影响地球上观测到的光子通量。目前的实验结果的解释依赖于UHE光子传输的模拟。本文采用新的Monte Carlo程序EleCa模拟了高能光子和电子引发的$Ele$电磁$Ca$散射。我们提供了一个估计的光子诱导电磁级联的生存概率的函数，从观察者的距离，我们计算的距离内，我们期望观察到UHE光子之间的能量$10^{17}$和$10^{19}$ eV。此外，GZK光子在地球上的流量进行了研究，在几个天体物理的情况下，我们改变注入光谱和成分的源和干预河外磁场的强度。虽然光子传播取决于几个天体物理因素，我们的数值预测结合未来的实验观测（或非观测）的UHE光子-在$10^{17.5}$ eV和$10^{20}$ eV之间的能量范围-可以帮助限制这些情况。
2014-08-29 astro-ph.HE
Cosmic rays in galactic and extragalactic magnetic fields
我们简要地回顾宇宙射线的来源，它们的组成和光谱，以及它们在银河系和河外磁场，规则和波动的传播。特别注意的是最近的X射线和γ射线观测结果，揭示了银河系宇宙射线的起源和皮埃尔俄歇天文台的超高能宇宙射线的挑战性的结果。概述了高能天体物理学和宇宙线天文学在确定超高能宇宙射线源、粒子加速机制、测量星系际辐射场和揭示不同尺度磁场结构等方面的前景。
2011-05-01 astro-ph.HE
Isotropic diffuse and extragalactic $γ$-ray background: emission from extragalactic sources vs dark matter annihilating particles
各向同性扩散$γ$射线背景（IGRB）已被各种实验探测到，最近费米-LAT合作组精确地测量了它在宽能量范围内的光谱。IGRB的起源仍然不清楚，我们在本文中展示了由于新的Fermi-LAT目录，已经完成的重大改进，以解决这个谜。我们证明了IGRB的$γ$射线强度和光谱与河外点源（即活动星系核和恒星形成星系）的未分辨辐射完全一致。我们还表明，IGRB可以用来推导$γ$射线发射的扩散过程，如湮灭的暗物质（DM）粒子的严重限制。我们的方法是能够提供较低的界限的热湮灭截面的DM质量范围很广。
2016-01-17 astro-ph.HE
Observable spectral and angular distributions of $γ$-rays from extragalactic ultrahigh energy cosmic ray accelerators: the case of extreme TeV blazars
来自河外宇宙射线源的超高能质子和原子核引发了星系间的电磁级联，导致在GeV-TeV能量域中可观测到的$γ$射线通量。这种强子性质的级联$γ$射线的总光谱比通常预期的耀变体的光谱要硬得多。一些被称为“极端TeV耀变体”的源的光谱可以很好地用这个“星系际强子级联模型”（IHCM）来描述。我们计算了可观测到的点状谱的形状，以及观测到的$γ$射线的角分布，首次考虑到初级质子偏转的影响，在细丝和星系团的河外磁场假设Dolag等人（2005）的模型。我们目前的宽度估计的可观察到的$γ$射线角分布来自简单的几何考虑。我们还采用了混合代码来计算可观测的光谱和角分布的$γ$射线。在多TeV能量下可观察到的点状光谱比在所有可观察角度值上平均的光谱要软得多。在IHCM的框架内，极端TeV耀变体的可观测光谱中存在高能截止，这将大大促进未来对新物理过程的研究，这些过程将增强宇宙中$γ$射线的明显透明度（例如，$γ\rightarrow ALP$振荡）。可观测角分布的宽度大于或相当于下一代$γ$射线望远镜的点扩散函数的范围。
2021-05-21 astro-ph.HE
Cosmic ray anisotropies from transient extragalactic sources
我们研究了高能宇宙线瞬变源的光谱和各向异性，并考虑了它们在河外湍流磁场中传播的影响。我们考虑爆发源或源发射，因为一个给定的初始时间。我们详细分析了扩散和准直线制度之间的过渡，描述了一些新的功能，可能存在的
2021-01-05 astro-ph.HE
Modeling the spectrum and composition of ultrahigh-energy cosmic rays with two populations of extragalactic sources
我们拟合了皮埃尔俄歇天文台在能量$E\gtrsim5\cdot10^{18}$ eV处的超高能宇宙射线（UHECR，$E\gtrsim0.1$ EeV）光谱和成分数据，即，使用两个天体物理学来源的群体。一个人口，加速质子为主（$^1$ H），延伸到最高观察到的能量，最大能量接近GZK截止和费米加速模型附近的注入光谱指数;而另一个人口加速轻到重核（$^4$ He，$^{14}$ N，$^{28}$ Si，$^{56}$ Fe）具有相对较低的刚性截止和硬注入光谱。当我们从一个人口模型到两个人口模型时，注意到组合拟合的显著改善。对于后者，我们限制在3.5 $σ$统计意义内的最高能量仓的最大允许质子分数。在单种群模型中，低光度的伽马射线暴与最佳拟合演化参数相匹配。在双粒子群模型中，活动星系核与质子源的最佳红移演化参数一致，而潮汐扰动事件可能是发射重核的原因。我们还计算了预期的宇宙成因中微子通量在这样一个混合源人口的情况下，并讨论了可能性，以检测这些中微子即将到来的探测器揭示的UHECR的来源。
2021-01-14 astro-ph.HE
Search for ultra high energy cosmic ray sources. FRI radio galaxy Centaurus A
本文研究了超高能宇宙射线在银河系和河外磁场中的传播。用不同的银河系磁场模型模拟了不同能量和化学成分的带电粒子的运动。在俄歇天文台登记的事件的真实来源的位置计算考虑到银河系和河外湍流场的影响。分析了它们与半人马座A射电星系相关的可能性。
2012-12-06 astro-ph.HE
Binary black holes in nuclei of extragalactic radio sources
如果我们假设河外射电源的核中含有双黑洞系统，那么这两个黑洞都可以喷射出VLBI分量，在这种情况下，将观测到两个不同VLBI轨迹族。双黑洞系统的另一个重要结果是VLBI核心与一个黑洞相关联，如果VLBI分量被第二个黑洞喷出，人们期望能够检测到由与VLBI核心不相关联的黑洞喷出的VLBI分量的原点偏移。VLBI分量的抛射受到吸积盘的进动和黑洞绕双黑洞系统重心运动的扰动。我们建立了考虑这两种微扰的VLBI组件的弹射模型，并提出了一种拟合VLBI组件坐标和推导二元黑洞系统特征的方法。具体地说，这是比值Tp/Tb，其中Tp是吸积盘的进动周期，Tb是二元黑洞系统的轨道周期，质量比M1/M2和二元黑洞系统的半径Rbin。根据VLBI分量的坐标随时间的变化，估算了模型分量的倾角和体洛伦兹因子γ。我们将该方法应用于1823+568的组分S1和3C 279的组分C5。
2013-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Review on extragalactic cosmic rays detection
对超高能宇宙射线性质的理解是当前和未来天文台最有趣的开放性问题之一。预计这些粒子将在河外源中被加速。由于它们的低通量，它们的探测是通过地面实验间接观察广泛的空气簇射来完成的。回顾了检测技术和最新的结果，展望了未来的前景。
2016-12-23 astro-ph.HE
The VERITAS Extragalactic Science Program
VERITAS是位于亚利桑那州南部的四个12米直径成像大气切伦科夫望远镜阵列。其目的是研究天体物理物体的甚高能量（VHE：E > 100 GeV）伽马射线发射。活动星系核（AGN）的研究是通过VERITAS blazar关键科学项目进行的，但也通过大型MWL射电星系观测活动进行。VERITAS AGN研究计划的成功为喷流内部结构提供了新的见解，并开始了对耀变体的更详细分类。此外，费米和VERITAS在blazar观测上的协同作用对通过伽马射线观测的河外背景光（EBL）以及对几个活动星系核子类的编目产生了重要的限制。VERITAS还发现了第一个河外非AGN伽马射线源。VERITAS和Fermi发现的来自星暴星系M 82的伽马射线辐射为宇宙射线加速的可能机制提供了重要线索。
2011-11-01 astro-ph.HE
The VERITAS Extragalactic non-Blazar Program
VERITAS是位于亚利桑那州南部的四个12米直径成像大气切伦科夫望远镜阵列。其目的是研究天体物理物体的甚高能量（VHE：E > 100 GeV）伽马射线发射。除了对耀变体的研究，VERITAS河外科学计划还制定了一项河外非耀变体源的综合观测计划。活动星系核（AGN）的研究是通过对非耀变体射电星系的大型MWL观测活动进行的。这些MWL活动的成功第一次为负责伽马射线发射的喷流的内部结构提供了见解。超高能宇宙射线的起源和加速问题是通过对星暴星系M 82的观测来解决的，VHE对该星系的探测提供了关于可能的加速机制的重要见解。最后，对球状星团的研究对毫秒脉冲星对γ射线辐射的贡献有重要的限制。介绍了VERITAS河外非耀变体科学计划及其结果。
2011-09-27 astro-ph.HE
Anisotropies of ultrahigh-energy cosmic rays in a scenario with nearby sources
由于银河系和河外磁场的影响，超高能宇宙线源的图像以一种与能量相关的方式发生扭曲。这些偏转也会影响观测到的宇宙射线谱，特别是当源是瞬态的时候。我们研究的情况下，一个或几个附近的河外源，如CenA或M81/M82，提供了占主导地位的贡献，以上的脚踝的宇宙射线流量的频谱。我们讨论的角色散引起的湍流河外磁场的影响，和相干偏转所造成的规则的银河系磁场，与相关的多重成像的来源。我们认为，这些来源的可能贡献的偶极分布发现的皮埃尔俄歇天文台以上8 EeV，以及暗示的热点观测皮埃尔俄歇和望远镜阵列天文台在更高的能量，考虑到混合性质的宇宙射线成分。
2022-02-07 astro-ph.HE
Surprises from extragalactic propagation of UHECRs
超高能宇宙线实验数据现在具有非常好的统计意义，即使在预期的GZK特征区域。要确定它们的来源，就需要仔细分析它们在河外空间的传播情况。当观察这种传播的细节时，出现了一些不可预见的特征。我们将讨论其中的一些“惊喜”。
2015-12-10 astro-ph.HE
Contribution of Cosmic Rays from Sources with a Monoenergetic Proton Spectrum to the Extragalactic Diffuse Gamma-Ray Emission
讨论了对地面阵列记录的粒子通量有微小贡献的超高能（E > 4 × 10^19 eV）宇宙射线的河外源。我们表明，从这样的源的宇宙射线可以产生一个显着的扩散伽马射线通量在星系际空间相比，费米LAT（机载费米空间天文台）获得的数据。一种可能的类型的活动星系核（AGN），其中宇宙射线质子可以被加速到1021 eV的能量被认为是这样的源的说明。我们的结论是，来自活动星系核的超高能宇宙射线对河外弥漫伽马射线辐射有重要贡献。此外，一个约束的分数正在考虑中的活动星系相对于BL Lac对象和射电星系已获得从比较与费米LAT数据。
2018-12-30 astro-ph.HE
Survey of nearby active galactic nuclei with the HAWC Observatory
高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）具有宽视场（FOV，$\sim$ 2 sr）和高占空比（$\sim$ 95\%），这使其成为TeV γ射线源的强有力的调查和监测实验。我们提出了一个系统的调查伽玛射线源的费米3FHL目录的基础上。源仅限于HAWC的视野（12月19日$^\circ$ $\pm$ 40 $^\circ$）和红移为0.001 $<$ z $<$ 0.3的河外源。河外γ射线源主要是活动星系核，TeV γ射线源主要是BL Lac型耀变体。利用高能γ射线研究活动星系核，为了解这些天体喷流中粒子加速的极端过程打开了一扇新的窗口，也为研究光子传播和河外背景光提供了一条途径。我们已经提高了HAWC的灵敏度在低能量（100 GeV至1 TeV）的基础上的螃蟹脉冲星，这是一个很好的TeV的伽马射线校准源。我们将介绍用改进的分析方法寻找和监测活动星系核的结果。
2017-08-18 astro-ph.HE
Constraints on ultracompact minihalos from the extragalactic gamma-ray background observation
超致密微晕（UCMH）是一种特殊的密度分布非常陡峭的暗物质晕，它可能形成于宇宙早期，由过密区域或原始黑洞所孕育。其丰度的限制提供了宝贵的信息的功率谱的原始扰动。在这项工作中，我们更新UCMH丰度在宇宙中使用河外伽玛射线背景（EGB）观测的约束。与以前的工作相比，我们采用了更新的费米-LAT EGB测量和推导的基础上，充分考虑天体物理的贡献约束。有了这些改进，我们把约束UCMH丰度1-2个数量级优于以前的结果。考虑到背景成分，我们还可以尝试寻找已知天体物理贡献之外的其他可能成分。
2022-03-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Repeating Ultraluminous X-ray Bursts and Repeating Fast Radio Bursts: A Possible Association?
超亮X射线暴（英语：Ultra-aluminous X-ray burst，以下简称ULXB）是一种快速上升（$\sim$ 1分钟）和缓慢衰减（$\sim$ 1小时）的超亮X射线耀斑，通常在河外球状星团中观测到。大多数ULXB是观测到的一次性爆发，而Irwin等人在NGC 5128中发现了来自同一来源的五个耀斑。在这封信中，我们提出了一个具有超爱丁顿吸积率的中子星（NS）-白矮星（WD）双星模型来解释NGC 5128中ULXB源的重复行为。对于偏心轨道，质量转移发生在近星点，WD填充其洛希瓣。超明亮的X射线耀斑是由南北向磁极周围的吸积柱产生的。另一方面，在河外球状星团中也发现了一些重复的快速射电暴（以下简称FRB）。重复ULXB和重复FRB分别是X射线和无线电波段中最猛烈的爆发。我们提出了一个可能的关联之间的重复ULXB和重复FRB。这种关联值得通过对附近河外球状星团的后续观测来进一步研究。
2022-08-18 astro-ph.HE
