Modification of the Dipole in Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays due to the Galactic Magnetic Field
本研究利用CRPropa 3模拟银河系磁场对超高能宇宙线偶极各向异性的传播效应，确定了与地球观测相符的河外偶极子允许方向与幅度。
2024-02-12 astro-ph.HE
Escape model for Galactic cosmic rays and an early extragalactic transition
我们表明，宇宙射线（CR）膝盖可以完全解释能量依赖的CR泄漏从银河系，与所有现有的数据非常适合。我们测试这一假设计算在银河系磁场的个人CR的轨迹。我们发现，CR逃逸时间$τ_{\rm esc}(E)$表现出膝状结构周围$E/Z={\rm few}\times 10^{15}$ eV的小相干长度和强度的湍流磁场。所得的强度为不同组的核是一致的KASCADE和KASCADE-Grande确定的，使用简单的幂律注入光谱。从银河系到河外CR的过渡在$\approx 2\times 10^{18}$ eV处终止，而河外CR对$\gtrsim 2\times 10^{16}$ eV处的次优势质子通量有相当大的贡献。在这个模型中，在中能区到脚踝的河外CR的自然来源是正常星系和星暴星系。逃逸模型提供了一个很好的$\ln(A)$数据拟合，它预测的CR偶极子的相位变化强烈的能量范围之间的$1\times 10^{17}$和$3\times 10^{18}$ eV，而我们的估计的偶极子幅度是一致的观察。
2015-05-06 astro-ph.HE
Cosmic Ray Anisotropy as Signature for the Transition from Galactic to Extragalactic Cosmic Rays
通过计算银河系源发射的宇宙射线在地球上的各向异性，我们限制了从银河系到河外宇宙射线跃迁的能量。由于扩散近似在E/Z >~ 10^（16-17）eV时开始失效，我们使用银河系磁场模型并考虑其规则和湍流分量来传播单个宇宙射线（CR）。湍流场是在嵌套网格上生成的，该网格允许空间分辨率下降到秒差距的几分之一。假设银河系的CR源足够频繁，那么对于大部分较轻或中等的主要成分计算出的偶极子振幅超过了俄歇合作组在E ~ 10^18 eV附近测量到的偶极子边界。因此，在踝关节或以上的过渡将需要一个沉重的成分或一个相当极端的银河磁场强度>~ 10 μ G。此外，KASCADE-Grande的数据表明，在10^17 eV和10^18 eV之间的快速上升的质子贡献应该是河外起源的。如果重核在E >~ 10^18 eV处占主导地位，那么跃迁能量可以接近脚踝，如果银河系CR是由足够频繁的瞬变产生的，例如磁星。
2012-07-16 astro-ph.HE
Large-scale anisotropies of extragalactic cosmic rays below the ankle
我们研究的各向异性的大角度尺度上，它可以存在于从人口的河外源到达地球的宇宙射线的通量，专注于第二个膝盖和脚踝之间的能量范围。在这个能量范围内，粒子受到银河系磁场的显著影响，然后在塑造预期的各向异性方面发挥相关作用。银河系磁场使宇宙射线的轨迹发生偏转，从而改变了银河系晕外的各向异性，特别是与观测者的平移运动有关的偶极各向异性（康普顿-吉丁效应）。此外，由于银河系的旋转，在地球观测者的参考系中，有一个银河场的电子分量，它会产生粒子动量的微小变化。这种加速依赖于宇宙射线的到达方向，因此在给定的能量范围内，它会导致观测到的通量的各向异性。我们分析了预期的振幅和相位所产生的偶极分量的流量和讨论的可能性，以解释通过这些影响的变化，在1 EeV左右的能量观察到的相位的赤经分布。
2022-11-16 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 transition from Galactic to extragalactic cosmic rays: the high-energy end of the Galactic spectrum
为理解局域宇宙线能谱，本文回顾0.1 - 10×10¹⁸ eV范围内银-河外宇宙线转变的多种模型，指出银河系成分的高能端信息对该转变研究至关重要，并简述其最佳潜在源预期的能谱高能部分。
2024-11-26 astro-ph.HE
Effects of the galactic magnetic field upon large scale anisotropies of extragalactic Cosmic Rays
到达地球的河外宇宙射线的到达方向的大尺度模式不同于通过银河磁场传播而到达银河晕的通量的到达方向。在这个过程中有两种不同的影响：轨道的偏转和（去）加速的电场组件由于银河系的旋转。宇宙线轨迹的偏转使得从某个方向到达晕的通量强度看起来是从另一个方向到达地球的。这适用于河外分布中的任何固有各向异性，或者甚至在没有固有各向异性的情况下，也适用于当观察者相对于宇宙射线静止坐标系移动时引起的偶极康普顿-吉丁各向异性。对于一个随太阳系运动的观测者来说，穿过银河系遥远区域的宇宙射线也会受到来自本地系统的相对运动（由于银河系的旋转）的电力，其中的场可以被认为是纯磁性的。这会产生粒子动量的微小变化，即使是各向同性的河外通量也会产生大尺度的各向异性。
2010-09-29 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
Ultra High Energy Cosmic Ray Protons: Signatures and Observations
讨论了超高能宇宙射线（UHECR）中的Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）截止和对产生下降的情况，它们是河外质子通过宇宙微波背景辐射（CMB）传播的光谱特征，这些特征的发现意味着初级粒子主要是河外质子。用AGASA、Yakutsk、HiRes和Auger探测器测量的光谱与成对产生的倾角吻合得很好，HiRes数据为GZK截止提供了强有力的证据。在2007年红十字国际委员会第30届会议上提出的俄歇光谱也与GZK截止值一致。AGASA的数据与GZK截止点在E \leq 80 EeV处的起始值吻合得很好，但显示出在更高能量处的事件过剩，其起源尚不清楚。在每次实验的系统误差范围内，能量移动后，不同探测器测量的绝对通量的差异消失。
2009-01-02 astro-ph.HE
Transition from galactic to extragalactic cosmic rays
对银河系和河外宇宙射线跃迁的研究可以更好地揭示银河系宇宙射线谱的末端和河外宇宙射线谱的开端。三种过渡模式进行了讨论：踝关节，倾角和混合成分模型。所有这些模型都将过渡描述为陡峭的银河系成分与平坦的河外成分的交叉点。严格的界限，这些模型提供了银河宇宙射线的标准模型，根据该模型的铁核的最大加速能量是$E_{\rm Fe}^{\rm max} \approx 1\times 10^{17}$ eV的顺序。在脚踝模型中，跃迁假设在脚踝处，在所有粒子谱中的一个平坦特征，观测上从能量$E_a \sim (3 - 4)\times 10^{18}$ eV开始。这个模型需要一个新的高能量星系成分，其最大能量大约比标准模型高两个数量级。讨论了这种成分的来源。就观测而言，跃迁有两个特征：能谱的变化和质量组成的变化。在所有的模型中，重星系的组成部分在过渡到较轻或质子的组成部分时发生了变化。
2012-11-02 astro-ph.HE hep-ph
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
The large-scale anisotropy and flux (de-)magnification of ultra-high-energy cosmic rays in the Galactic magnetic field
本研究利用新银河系磁场模型计算UHECR到达方向，发现偶极分量降低源于河外通量峰值与去放大边界重合，为探测源分布和磁场提供新工具。
2024-11-05 astro-ph.HE
Ultra-high-energy Cosmic Ray Sources can be Gamma-ray Dim
University of Wisconsin, Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文通过CRPropa模拟检验已分辨伽马射线源能否解释奥格偶极子，发现其振幅过大，表明存在伽马射线暗弱或未分辨的UHECR源群。
2025-10-27 astro-ph.HE
UHECR: Signatures and Models
超高能（E >1 EeV）质子在CMB辐射中的传输特征是成对产生下降和GZK截止。这两种光谱特征的可见特征分别是微分光谱中的踝部，GZK截止的起始点，积分光谱中的E_{1/2}，踝部是倾角的固有部分。通过HiRes和望远镜阵列（TA）的测量，这些特性与理论预测一致。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，但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时逐渐变重，并在能量约为35 EeV时达到铁。基于Auger和HiRes/TA数据的模型被独立考虑，并使用从银河到河外宇宙射线的过渡进行分类。踝关节不能提供这种过渡。因为所有三个探测器在能量（1 - 3）EeV处数据都与纯质子组成（或至少不比氦重）一致。如果在银河系中产生，这些粒子会导致太高的各向异性。这一论点排除或强烈反对所有踝关节能量E_a > 3EeV的踝关节模型。不同踝关节模型的伸长曲线X_{\max}（E）的计算进一步加强了这一结论。讨论了其他模型、倾角模型、混合成分模型和俄歇模型的现状。
2013-07-15 astro-ph.HE
A composition-informed search for large-scale anisotropy with the Pierre Auger Observatory
本文利用皮埃尔·奥格天文台数据，通过将超高能宇宙线按成分分为轻、重元素子集，结合空气簇射普适性和深度学习两种成分估计方法，研究大尺度各向异性中的成分特征，并评估在源无关模型下测量不同成分群体间偶极振幅分离的可行性。
2025-07-11 astro-ph.HE
Anisotropy studies with the Pierre Auger Observatory
本文报道了皮埃尔俄歇天文台对超高能宇宙射线到达方向各向异性的研究结果。我们提出了在EeV能量尺度的偶极各向异性的搜索结果。讨论了赤经分布中第一次谐波调制的相位和幅度的测量。对于能量大于55 EeV的宇宙射线，我们提出了一个更新的搜索它们的到达方向和从Veron-Cetty和Veron目录的活动星系核的位置之间的相关性。我们还讨论了适用于其他人口的河外天体的相关性分析的结果。最后，我们提出的搜索各向异性的数据，而不使用天文目录。
2013-08-04 astro-ph.HE
Case for Centaurus A as the main source of ultrahigh-energy cosmic rays
该研究论证半人马座A可能是踝点以上超高能宇宙线的主要来源，通过分析源光谱、成分特性及磁场偏转等，提出C/O混合物更契合观测，并解释了各向异性与通量分布特征。
2024-11-27 astro-ph.HE
Large-scale anisotropies of ultra-high-energy cosmic rays measured at the Pierre Auger Observatory
本文综述 Pierre Auger 天文台对超高能宇宙线大尺度各向异性的测量，并基于19年数据讨论8 EeV以上显著偶极信号及其河外起源指示。
2025-07-25 astro-ph.HE hep-ph
Comparing the energy spectra of ultra-high energy cosmic rays measured with EAS arrays
利用巨型广延空气簇射（EAS）阵列测量的超高能宇宙射线（CR）能谱显示出通量强度和/或CR能量估计值之间的差异超过了实验误差。由于在快速下降的能谱的存在下测量量的分散而引起的众所周知的强度校正因子不足以解释发散。系统能量测定误差的另一个来源，提出了关于带电粒子密度测量的表面阵列，这是由于简化（即叠加近似）在核-核相互作用的描述适用于簇射建模。利用必要的修正因子，在实验误差范围内得到一致的CR能谱。巨型阵列的能量尺度的残余差异可以归因于所使用的EAS检测技术的实际整体精度。CR加速和传播模型模拟使用的倾角和脚踝的情况下，从银河系到河外CR组件的过渡与EAS阵列观察到的组合能谱是一致的。
2010-02-12 astro-ph.HE
Explaining the UHECR spectrum, composition and large-scale anisotropies with radio galaxies
射电星系是高能宇宙射线（UHECRs）源的理想候选者。在这项工作中，我们研究，如果严格的约束所施加的偶极和四极各向异性，以及UHECR的频谱和成分允许射电星系是占主导地位的河外宇宙射线源。为了计算单个射电星系发射的UHECR通量，我们使用射电-CR相关和动力学演化模型的信息来约束它们的属性。除了从个人，本地源的UHECR通量，我们包括大部分的非本地射电星系的射电光度分布的基础上发出的漫射通量。通过对源参数在其预期特性范围内的分析，最终确定了能较好地描述UHECR谱、成分和大尺度各向异性的局部源位形。我们得到了很好的描述，所有的数据，即使在这种情况下，我们只包括一小部分的本地来源。特别是，我们发现，像天炉座A和室女座A占主导地位的脚踝以上的流量，而低光度的射电星系贡献了一个各向同性的背景下占主导地位的脚踝，提供了一个很好的适合的数据的情况。
2022-07-05 astro-ph.HE
Bright Cosmic-Ray Source as a Solution to Auger-TA Tensions
Université de Paris Cite（巴黎 Cité 大学）；CNRS, Astroparticule et Cosmologie（法国国家科学研究中心，粒子物理与宇宙学研究所）
针对Auger与TA在超高能宇宙线能谱上的差异，提出单个邻近源叠加各向同性背景的模型，结合磁偏转效应解释TA超额并复现偶极偏移，最佳源位置靠近星暴星系M82，与现有观测拟合一致。
2025-11-12 astro-ph.HE
Ultra-High Energy Cosmic Rays Detected by Auger and AGASA:Corrections for Galactic Magnetic Field Deflections, Source Populations, and Arguments for Multiple-Components
超高能宇宙线事件（UHECRs）的起源和组成一直存在争议。在这里，我们改进的约束源人口（S）和成分的UHECR占现有的银河系磁场模型（GMF）的UHECR偏转。我们使用蒙特卡罗模拟的皮埃尔俄歇天文台和AGASA检测到的UHECR，以确定其外的银河系的到达方向，并比较这些与银河系和河外源。这些模拟使用了从质子到铁的UHECR成分和七种有序GMF模型，包括GMF和湍流磁场的不确定性。UHECR和附近的扩展放射性galvanism（Nagar & Matulich 2008）之间的相关性仍然有效，甚至加强，在几个GMF模型。最近的射电银河系CenA和最近的射电扩展BL Lac，CGCG 413-019，都可能是多个UHECR的来源。这种相关性似乎与扩展射电源的存在有关，而不是与底层人口的示踪剂有关。有可能，但不太可能，所有的UHECR起源于附近的放射性镓CenA。对于轻的UHECR，大约三分之一的UHECR可以“匹配”到具有扩展射电喷流的邻近星系。剩余的UHECR也可以被解释为起源于扩展的射电星系，如果一个人有至少一个：一个大的UHECR平均自由程，高集群和/或星系际磁场，一个沉重的成分为三分之二的检测到的UHECR。有几个UHECR的轨道接近银河系磁星和/或微类星体。如果扩展的射电伽辽金是或追踪UHECR源，则有序GMF的最一致模型是BS-S和BS-A模型;如果添加偶极分量，则Sun等…
2009-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Study of Galactic interactions and propagation properties of ultrahigh energy cosmic rays using the precision spectrum from the Pierre Auger Observatory
本研究针对经典dip模型无法解释AUGER超高能宇宙线能谱低能特征的问题，采用盘-晕扩散模型拟合精确能谱，得到星系内扩散系数幂律指数及数值范围，为星系内传播研究提供约束。
2024-04-15 astro-ph.HE
The Pierre Auger Observatory: review of latest results and perspectives
皮埃尔·俄歇天文台是世界上最大的观测超高能宇宙射线的运行探测系统。该探测器可以详细测量能量范围高于$10^{17}$ eV的初级宇宙射线的能谱、质量组成和到达方向。天文台过去十年收集的数据显示，能量高于$4\times10^{19}$ eV的宇宙线通量受到抑制。然而，目前还不清楚这种抑制是由宇宙射线的传播引起的，还是由其源的能量限制引起的。另一个难题是UHECR的起源。通过研究它们到达方向的分布可以得到一些线索。最近观察到的偶极各向异性的方向，这表明银河系外起源的UHECRs。俄歇表面探测器阵列也对所有味道的超高能中微子和光子的阵雨敏感，天文台提供的最近的中微子和光子限制可以限制宇宙成因中微子生产和UHECR起源的奇异场景的模型，例如超重粒子的衰变。本文介绍了宇宙射线的能谱、质量成分和到达方向的测量结果，并对今后的工作进行了展望。
2018-11-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Full-sky searches for anisotropies in UHECR arrival directions with the Pierre Auger Observatory and the Telescope Array
超高能宇宙射线的到达方向似乎在整个天空中近似各向同性地分布，但上一代UHECR探测器阵列，皮埃尔俄歇天文台（Auger）和望远镜阵列（TA）已经探测到数千个事件，使我们能够研究各向同性的微小偏差。到目前为止，俄歇已经探测到了一个大尺度的各向异性，它与$E > 8$ ~EeV的宇宙射线分布中的$\sim 6.5\%$偶极矩一致，两个合作项目都报告了在更高能量下的小尺度各向异性的迹象。另一方面，这两个阵列都没有全天空覆盖，俄歇视场仅限于赤纬$δ< +45^\circ$，TA视场仅限于$δ> -16^\circ$。因此，全天空覆盖的各向异性探测需要结合来自两个阵列的数据。为此设立了一个工作组，成员来自两个协作机构。由于即使是一个小的系统误差在任何一个阵列的能量测定可能会导致一个相当大的虚假的各向异性沿南北轴，我们设计了一种方法来交叉校准的能量尺度的两个实验相对于彼此使用事件在一个decliter带内的交叉点的视野。在这篇文章中，我们报告了各向异性盲目搜索的最新情况，以及基于可能的本地河外源的通量模型的首次全天研究。
2020-01-07 astro-ph.HE
Large-scale cosmic-ray anisotropies above 4 EeV measured by the Pierre Auger Observatory
本文详细研究了皮埃尔俄歇天文台测量的能量在4 EeV以上的宇宙射线的大尺度各向异性。对于能量仓[4，8] EeV和$E\geq 8$ EeV，最显著的信号是在能量高于8 EeV时的赤经赤经中的偶极调制，如先前所报道的。在本文中，我们通过将其分为三个能量范围来进一步研究最高能量仓。我们发现，偶极子的振幅增加与能量超过4 EeV。生长可以用指数为$β=0.79\pm 0.19$的幂律拟合。偶极子的方向是一致的，这些各向异性在所有考虑的能量与河外起源。此外，我们还估计了各向异性的四极分量：它们在统计上不显著。我们讨论的超高能源和宇宙磁场分布的不同模型的预测的背景下的结果。
2018-12-05 astro-ph.HE
Cosmic-ray anisotropies in right ascension measured by the Pierre Auger Observatory
我们目前的测量大规模的宇宙射线各向异性的赤经，使用的数据收集的表面探测器阵列的皮埃尔俄歇天文台超过14年。我们确定的赤道偶极子分量，$\vec{d}_\perp$，通过傅立叶分析在赤经赤，其中包括每个事件的权重，以占主要探测器引起的系统效应。对于阵列的触发效率小的能量，采用“东-西”方法。除了使用来自间隔为1500 m的探测器阵列的数据外，我们还包括来自间隔为750 m的较小但更密集的探测器子阵列的数据，这使我们能够将分析扩展到$\sim 0.03$ EeV。最显著的赤道偶极振幅是在8~EeV以上的累积面元中，$d_\perp=6.0^{+1.0}_{-0.9}$ %，这与6 $σ$水平上的各向同性不一致。在低于8 EeV的箱中，我们获得了$d_\perp$在1%至3%水平上的99% CL上限。在能量低于1 EeV时，尽管振幅并不显著，但在大多数仓中确定的相位与银河系中心的赤经（位于$α_{\rm GC}=-94^\circ$）相距不远，这表明在这些能量下各向异性主要来自银河系。在4 EeV以上的能量仓中，重建的偶极相位指向赤经，几乎与银河系中心相反，表明银河系外宇宙线的起源。
2020-02-14 astro-ph.HE
