Implications of gamma-ray observations on proton models of UHECR
超高能宇宙射线（UHECR）的起源至今仍不清楚。然而，由于现有观测站收集的实验数据质量好，统计数据量大，过去几年取得了很大进展。皮埃尔俄歇天文台的数据显示，UHECR的组成从$10^{17}$ eV到$\sim 10^{18.3}$ eV逐渐变轻，然后，超过这个能量，它变得越来越重。这些分析受到重要的系统的不确定性，由于使用强子相互作用模型，外推较低的能量加速器数据的最高能量。虽然质子模型的UHECRs不赞成这些结果，他们不能完全排除。众所周知，伽马射线和中微子的能量谱，这些非常高能量的粒子通过星系际介质的传播过程中产生的，是一个有用的工具来约束的频谱模型。特别是，它最近已被证明，中微子上限获得冰立方挑战质子模型在95% CL。在这项工作中，我们研究的约束所施加的河外伽玛射线背景下，测量费米-LAT，质子模型的UHECRs。特别是，我们利用河外伽玛射线背景通量，集成从50 GeV到2 TeV，起源于点源，这是最近获得的费米-LAT合作，结合中微子上限，约束发射的UHECR在高redshits（$z>1$），在质子模型的背景下。
2016-07-01 astro-ph.HE
Observe Gamma-Rays and Neutrinos Associated with Ultra-High Energy Cosmic Rays
针对超高能宇宙线与弥散高能中微子可能同源的猜想，提出对超高能宇宙线到达方向开展伽马射线和中微子观测，计算了探测概率，并指出未来相关观测可约束甚至识别其源头。
2025-02-24 astro-ph.HE
Constraining the Emissivity of Ultrahigh Energy Cosmic Rays in the Distant Universe with the Diffuse Gamma-ray Emission
在宇宙学距离上发射的能量大于10 ^19 eV的超高宇宙射线（UHECR）会被宇宙微波和红外背景辐射通过光强过程衰减。如果河外磁场像纳高斯一样强，那么由于扩散，较低能量的河外宇宙射线（~10^18-10^19 eV）在哈勃时间内只能传播小于~Gpc的线性距离。这使得我们无法直接观测到宇宙中的大多数UHECR，因此观测到的UHECR强度仅反映了附近宇宙中数百Mpc范围内的发射率。然而，遥远宇宙中的UHECR通过与宇宙背景光子的相互作用，产生UHE电子和伽马射线，这些电子和伽马射线反过来引发宇宙背景光子的电磁级联。这种次级级联辐射形成了河外扩散GeV-TeV伽马射线辐射的一部分，与原始的UHECR不同，它是可以观测到的。受费米/LAT对河外弥漫伽马射线背景辐射的新测量的启发，我们通过要求它们产生的级联辐射不超过观测水平，获得了遥远宇宙中UHECR发射率的上限。通过与候选UHECR源（如伽玛暴和活动星系核）在高红移下的γ射线发射率的比较，我们发现，所获得的平坦质子谱的上限比伽玛暴中的γ射线发射率大~10^1.5倍，比BL Lac天体中的γ射线发射率小~10倍。在铁核组成的情况下，导出的上限的UHECR发射率是一个因素的3-5倍。进一步得到了宇宙成因中微子通量的鲁棒上限，这是冰立方探测器和下一代探测器JEM-EUSO勉强可以达到的。
2011-07-22 astro-ph.HE
UHECRs Propagation and their Multimessengers: Upper limits and the Impact of the Extragalactic Magnetic Field
Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
本研究考察星暴星系中UHECR传播产生的宇宙成因伽马射线和中微子通量（聚焦NGC 1068），结合河外模拟与观测上限计算宇宙线光度，约束EGMF强度并预测探测能力，强调多信使方法的重要性。
2025-11-13 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
A Leptonic Interpretation of the UHE Gamma-ray Emission from V4641 Sgr
Nanjing University（南京大学）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）；Tianfu Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究提出V4641 Sgr的超高能伽马射线发射可能源于剪切加速机制驱动的电子逆康普顿辐射，并预测了相关X射线辐射的可能范围。
2025-12-01 astro-ph.HE
Indication of a Local "Fog" of Sub-Ankle UHECR
高能宇宙射线（UHECR）在星系际空间传播过程中，会与背景辐射场发生相互作用。这些相互作用产生了高能电子/正电子对和光子，这些电子/正电子对和光子又供给电磁级联，从而促成各向同性伽马射线背景（IGRB）。以这种方式产生的伽马射线通量水平高度依赖于UHECR传播距离，以及它们的源随红移的演化。最近，费米-LAT合作报告说，河外伽马射线总通量的大部分来自河外点源。这对通过UHECR传播产生的IGRB设定了严格的上限，并随后限制了它们在遥远宇宙中的丰度。专注于在脚踝以下的能量在一个狭窄的能带（$(1-4)\times 10^{18}$ eV）的UHECR的贡献，我们计算通过UHECR传播所产生的漫射伽马射线通量，归一化的总宇宙射线能量预算在这个波段的测量。我们发现，为了不过度产生新的IGRB限制，可能存在由附近来源产生的UHECR的局部“雾”，其中可能有来自我们银河系的不可忽略的贡献。假设在820 GeV观测到的IGRB的一个给定的分数来自UHECR，我们得到了一个约束的最大距离为他们的大多数来源。由于其他未解决的源人群仍然污染新的IGRB限值，并且踝关节以上的UHECR也总是导致该背景，因此此处提供的结果相当保守。
2016-09-04 astro-ph.HE
Correlating Fermi gamma-ray sources with ultra-high energy cosmic rays
超高能宇宙射线（UHECR）的起源是高能天体物理学中一个经久不衰的谜团。为了研究这一点，我们将最近发布的费米大面积望远镜第一源目录（1FGL）与Pierre Auger合作提供的UHECR公共样本进行了交叉关联。在样本中的27个UHECR中，我们发现12个事件到达费米源的3.1度内。然而，我们发现类似或更多的匹配在63个100个人工UHECR样本中使用的位置随机抽取的BATSE 4B目录的伽马射线暴（GRB）从1991年到1996年收集。根据我们的分析，我们没有发现证据表明，UHECR与费米源。最后，我们对宇宙射线的天体物理起源进行了一些评论。
2010-03-12 astro-ph.HE
TeV sky versus AUGER one: are UHECR also radioactive, heavy galactic nuclei?
由类He最轻核产生的UHECR（超高宇宙射线）可能解决沿着Cen A的AUGER河外星系聚集：He UHECR不能从室女座到达，因为轻核的脆弱性和不透明度超过几个Mpc; UHECR信号沿着Cen-A聚集，沿着随机的垂直角，通过水平星系臂磁场观察到。类He事件沿与观测到的簇状事件一样大的宽度角传播。UHECR He是易碎的，应在数十EeV多重峰（D，He 3，p）处立即部分碎裂，几乎与其在最近的UHECR多重峰中沿Cen A UHECR聚类发生的20 EeV处一样[23]。它们在一个与Cen A对齐的微小（Cen A中心盘）观测区域（低于整个Auger天空的10^{-2}）内的狭窄拥挤可能以非常低的概率发生，低于3 \dot 10^{-5}，见图1，2，3，[23]。剩余的UHECR扩散组显示出与其他伽马（MeV-Al^26放射性）图的相关性，这主要是由于星系SNR源，如船帆座脉冲星，最亮，最近的GeV源[20]。其他最近的星系伽马源（部分作为蟹状星云和银河系中心核心）通过TeV相关图显示了与UHECR的联系，见图7。我们推测UHECR也是重放射性星系核，如Ni ^[56]、Ni ^[57]和Co ^[57]、Co ^[60]，它们被星系场大幅度弯曲（从几十度到\geq 100°）。UHECR放射性（在β、γ通道中）在数百keV的飞行中衰减增强（通过巨大的洛伦兹因子\simeq 1…
2012-01-24 astro-ph.HE
Searches for correlation between UHECR events and high-energy gamma-ray Fermi-LAT data
超高能宇宙射线（UHECR）的天体物理来源一直是天体物理学中最有趣的谜团之一。我们提出了一个全面的搜索高能（$\gtrapprox 1$ GeV）伽马射线事件从费米大面积望远镜（LAT）和UHECR（$\gtrapprox 60$ EeV）的望远镜阵列和皮埃尔俄歇天文台检测到的相关性。我们进行两次单独的搜索。首先，我们进行了标准的交叉相关分析的148 UHECR和360个伽玛射线源的到达方向的第二目录的硬费米-LAT源（2FHL）。其次，我们寻找一个可能的相关性之间的UHECR方向和未解决的费米-LAT伽马射线发射。对于后者，我们使用三种不同的方法：叠加技术与模型相关和模型无关的背景估计，和交叉关联函数分析。我们还测试了统计上显着过剩的伽马射线从信号区域集中在岑A和望远镜阵列热点。在所进行的任何分析中均未发现显著相关性，除了在尺度$\sim 1^\circ$上使用关联函数方法的弱（$\lessapprox 2σ$）信号提示。上限的可能的幂律伽玛射线源的UHECRs的通量推导。
2016-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger particles as a probe for UHECR luminosity
本文通过估算中微子通量并分析伽马射线起源，利用多信使粒子发射估算星系超高能宇宙线光度，揭示候选源星系的加速机制与环境性质。
2024-02-21 astro-ph.HE
Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Production by Turbulence in Gamma-Ray Burst Jets and Cosmogenic Neutrinos
提出了一种新的在伽马射线暴喷流中产生超高能宇宙线的模型。在瞬发γ射线辐射之后，在余辉相或余辉相之前，在伽玛暴喷流中激发出流体动力学湍流。温和的相对论性湍流随机加速质子。加速率比通常的一阶冲击加速率慢得多，但在这种情况下，它可以是能量无关的。由此产生的UHECR光谱是如此坚硬，以至于体能量集中在最高能量范围内，导致对$\sim 10^{53.5}~\mbox{erg}~\mbox{s}^{-1}$的典型宇宙射线光度的中等要求。在这个模型中，二次γ射线和中微子的排放所引发的E2离子的生产显着抑制。尽管注射时的UHECR光谱显示出弯曲特征，但这与观察到的UHECR光谱形状不冲突。宇宙成因中微子谱在$10^{17}$ - $10^{18}$ eV范围内变得明显困难，这可能会被未来的观测所验证。
2016-07-09 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
Restricting UHECRs and cosmogenic neutrinos with Fermi-LAT
超高能宇宙射线（UHECR）质子与宇宙微波背景（CMB）相互作用产生UHE电子和伽马射线，其继而在CMB和红外光子上引发电磁级联。结果，在$E\lsim 100$ GeV的能量范围内积累了漫射各向同性伽马辐射的背景。费米-LAT合作最近报告了对河外弥漫背景的测量，发现它比EGRET以前测量的强度更小，更柔软。我们表明，这一新的结果约束UHECR模型和宇宙成因中微子的流量。特别是，它排除了现有中微子实验可检测到的宇宙成因中微子通量的模型，而下一代探测器，如JEM-EUSO只能观察极端参数的中微子。
2010-12-21 astro-ph.HE
A pulsar wind nebula origin of the LHAASO-detected UHE gamma-ray sources
LHAASO最近测量的伽马射线发射延伸到100 TeV的多个银河系源代表了一个重大的观测步骤，在寻找银河系宇宙射线的起源。最紧迫的问题是，这种超高能发射是否与质子和/或原子核加速到PeV能量有关，或者与PeV电子加速器有关。强烈的Klein-Nishina抑制逆康普顿发射在这些能量是不可避免的，然而，我们在这里表明，逆康普顿发射可以提供一个自然的解释测量的发射，并建立PeV电子加速源类脉冲星风星云的协会也是相当自然的。然而，不同模型之间的明确区分需要考虑多波长数据，对当地环境条件有很好的了解，在某些情况下，需要进行多源建模。
2022-01-03 astro-ph.HE
Hard TeV Gamma-Ray Afterglows of Nearby GRB 190829A as a Tentative Signature of Ultra-High-Energy Cosmic Rays Accelerated in Gamma-Ray Burst Jets
本研究针对近邻GRB 190829A的硬TeV伽马射线能谱，提出结合电子自康普顿散射与超高能质子同步辐射的模型，获得了质子能量与总能量的试探性上限，并指出早期观测对揭示超高能质子群至关重要。
2023-04-20 astro-ph.HE
Secondary neutrino and gamma-ray fluxes from SimProp and CRPropa
河外空间中的超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）中的光子相互作用可以产生高能中微子和光子。UHECR传播的模拟需要关于物理量的知识，例如EBL和光致蜕变截面的光谱。这些假设，以及在代码中使用的近似，可能会影响计算的UHECR光谱和成分，以及相关的宇宙成因中微子和光子通量。在我们之前的工作中，我们研究了这些不确定性对UHECR光谱和成分的影响，在这里，我们使用蒙特卡罗代码CRPropa和SimProp，在各种天体物理场景中，对中微子通量和光子，电子和正电子的产生率进行量化。我们发现，宇宙成因中微子是更敏感的选择EBL模型比UHECR，而整体宇宙成因伽马射线的产生率是相对独立的传播细节。我们还发现显着的差异中微子通量预测的最新版本的CRPropa和SimProp，并讨论其原因和可能的改进，在未来版本的代码。
2019-04-18 astro-ph.HE
Neutrino and Cosmic-Ray Release from Gamma-Ray Bursts: Time-Dependent Simulations
我们重新审视了中微子和超高能宇宙线（UHECR）的生产从伽马射线暴（GRB）与时间相关的质子诱导级联的模拟。这种方法可以产生自洽的光子、中微子和逃逸中子谱。为了得到综合的背景光谱，我们考虑了爆发亮度和脉冲持续时间的时间尺度的分布。一个基准的情况下，与标准的伽玛射线暴光度函数，一个散装洛伦兹因子$Γ=300$和质子伽玛射线光度分数$f_{\rm p}=10$，是一致的中微子上限和观测到的UHECR强度在$\sim 10^{20}$ eV，而需要不同类型的UHECR源在脚踝。对于基准情况下，伽玛暴在亮度函数的亮端，贡献了大部分的中微子，其光子光谱基本上被二次光子扭曲。这样明亮的伽玛暴数量很少，减少它们的$f_p$可以消除畸变，同时减少中微子的产生。即使我们忽略最亮的伽玛暴的贡献，GZK能量的UHECR产生率几乎没有变化。这些名义GRB模型，特别是与$L_{\rm iso} \lesssim 10^{53} ~\mbox{erg} ~\mbox{s}^{-1}$，似乎满足目前的限制，只要是候选UHECR源以上的脚踝能量。
2014-02-25 astro-ph.HE
The UHECR source evolution and high-energy neutrinos and γ-rays
超高能宇宙射线与背景光子的相互作用限制了宇宙射线到达我们的距离，使其通量的测量对高红移源的特性不敏感。另一方面，二次PeV-EeV中微子产生的UHECR传播可以到达地球，即使从非常高的红移，和电磁级联发起的二次光子和电子/正电子有助于扩散的伽马射线背景。因此，结合UHECR，中微子和伽马射线数据的多信使分析仍然可以提供有关UHECR源的宇宙学演化的信息。在这项工作中，我们比较预测的粒子通量从蒙特卡罗模拟在各种情况下与最近的实验数据，并讨论了结论，可以得出有关UHECR源和它们的宇宙学演化。
2017-07-16 astro-ph.HE
Cen A as TeV gamma-ray and possible UHE cosmic-ray source
内容：最近的活动星系Cen A作为一个被探测到的TeV伽马射线和可能的超高能宇宙射线发射体引起了相当大的关注。目的：我们调查的效率粒子加速接近超大质量黑洞（BH）的视界假设吸积在磁盘的最里面的一部分发生在对流主导（ADAF）模式。研究方法：我们分析了可实现的粒子能量的辐射损失和共转的条件下，从观测推断的约束。结果如下：我们发现，对于一个underluminous源，如Cen A，离心加速的电子可能达到洛伦兹因子高达$γ\sim (10^7-10^8)$，允许逆康普顿（汤姆逊）上散射ADAF亚毫米盘光子到TeV制度与相关的最大（各向同性）光度的顺序的几倍$10^{39}$ erg/s。康普顿化盘光子的上散射预计将导致TeV光谱$L_ν \propto ν^{-α_c}$，其光谱指数为$α_c \simeq (1.5-1.9)$，与H.E.S.S.一致。结果对于$r_{\rm L} \simeq 5 r_{\rm s}$的典型光圆柱体半径，相应的最小可变性时间尺度可以低至$r_{\rm L}/c \sim 1$ hr。虽然有效的电子加速似乎是很有可能的，但质子不太可能被加速到靠近中心黑洞的极端UHECR区域。我们认为，如果Cen A确实是一个极端的UHECR发射源，那么沿着千磅级射流的剪切加速度可能是最有前途的机制之一，能够推动质子的能量超过50 EeV。
2009-10-13 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
Non-variable cosmologically distant gamma-ray emitters as an imprint of propagation of ultra-high-energy protons
通过超高能质子在宇宙微波背景辐射中传播留下的足迹，可以追踪超高能质子的加速点。在几十Mpc的扩展区域中产生的次级电子通过同步辐射主要在母体质子的初始方向上发射它们的能量。它形成了一个不变的和紧凑的（几乎点状）高能伽马射线源。对于宇宙学上遥远的天体，这种效应的重要性增加了;由于严重的能量损失，即使在极弱的星系际磁场的情况下，UHE质子也无法到达我们。此外，在高红移时，由于过去的CMB密度更大、能量更高，从质子到次级粒子的能量转换变得更加有效。这增加了UHE宇宙射线被次级同步加速器伽马辐射追踪的机会。本文讨论了从UHE质子到同步辐射的能量转移效率的能量收支和红移关系。在费米LAT和钱德拉天文台的可探测性的背景下，计算和讨论的角度和光谱分布的伽马和X射线能量带的辐射。
2011-05-10 astro-ph.HE
Multi-wavelength radiation models for low-luminosity GRBs, and the implications for UHECRs
本文研究了低光度伽马射线暴（ll-GRB）的瞬发相，它是极高能（VHE）伽玛射线和超高能宇宙射线（UHECR）的潜在源。在内部冲击模型中，我们选择相对论性流出的参数，使我们的代表性事件观察到类似于GRB 980425，100316D和120714B的属性，并自洽地计算轻子同步加速器自康普顿方案中的全光谱和时间属性。为了研究条件下，逆康普顿辐射可能会导致一个峰值的GeV-TeV范围内，我们改变的部分内能供应的磁场。此外，我们确定的最大能量可实现的UHECR核和重子加载/典型的持续时间通过比较河外伽玛射线背景的约束。我们发现，II-GRB是多波长研究的潜在目标，并在达到成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）和光学/紫外仪器。对于可比的亚MeV的排放和类似的动力学演化的流出，弱（强）磁场诱导高（低）通量的VHE制度和低（高）通量的光学。VHE发射可能被$γγ$-靠近发动机的吸收或与河外背景光的相互作用所抑制，从而产生红移$z > 0.1$。对于UHECR，如果磁能密度大（并且VHE分量相应地弱），则铁核（质子）的最大能量可以高达$\simeq 10^{11}$~GeV（$10^{10}$~GeV）。这些高能量是可能的，通过解耦的生产地区的UHECR和伽马射线在我们的多区模型。最后，我们发现基本的一致性，所需的能量预算，以适应UHECR起源从II-GRB。
2022-03-25 astro-ph.HE
On ultra high energy cosmic rays and their resultant gamma rays
费米大面积望远镜（Fermi LAT）合作最近报告了对$100\mbox{MeV}$和$820\mbox{GeV}$之间各向同性河外伽马射线背景（EGRB）光谱的50个月测量。超高能宇宙射线（UHECR）质子与宇宙微波背景（CMB）光子相互作用，并产生能量为$10\mbox{MeV}\mbox{-}1\mbox{TeV}$的级联光子，这些光子对EGRB通量有贡献。我们研究了七种可能的演化模型UHECR，并发现UHECR源，恒星形成率（SFR），中低光度活动星系核类型-1（$L = 10^{43.5}\mbox{erg sec}^{-1}$在$[0.5\mbox{-}2]\mbox{KeV}$带），BL Lacertae对象（BL Lacs）的演变是最可接受的所观察到的EGRB所施加的限制。其他可能性产生过多的二次$γ$辐射。在所有情况下，衰变的暗物质的贡献都改善了高能时的拟合，但尚未解决的耀变体的贡献（它将使衰变的暗物质的作用最小）可能还提供了另一种改进。正如Ajello等人（2015）最近声称的那样，整个EGRB都可以安装可分辨但尚未分辨的耀变体的可能性，将在EGRB中留下很少的空间来容纳来自河外UHECR生产的$γ$ -射线，即使对于许多源演化速率，否则是可以接受的。我们发现，在假设的UHECR主要是质子，有没有足够的空间产生河外UHECR与AGN，GRB，甚至SFR源演化。另…
2016-03-13 astro-ph.HE
Search for UHE gamma photons in cosmic rays by studying the geomagnetic influence on air-shower muons
University of North Bengal（北孟加拉大学）；Alipurduar University（阿利普尔杜阿尔大学）
通过研究磁场对大气簇射缪子的影响，提出了一种利用缪子探测器区分极高能伽马射线与宇宙射线的方法，实现了高区分效率。
2025-12-05 astro-ph.HE
Cen A persistence and Virgo absence versus updated maps to understand UHECR nature
超高宇宙射线（UHECR）应该追踪它们的来源，创造新的天文学。他们的事件计数最终通过俄歇实验增长到宇宙天空。如果它们是质子，它们的地图应该遵循一个狭窄的宇宙体积（GZK截止区域，与超银河平面（SPG）或本星系群相关）的质量分布，正如大多数人所预期的那样。最近，最后69个UHECR不再遵循SGP图，开辟了非常不同的相关性和极端弯曲连接的道路;我们在这里再次确认我们的锂离子核解释，同时在这里显示不同的无线电，X，伽马和数十TeV CR图上的最后一个事件。室女星系团的缺席，沿岑A的UHECR集群的持久性，沿船帆座的第一个三重态似乎证实了轻核UHECR的理解，这意味着一个非常狭窄的宇宙观，甚至部分星系起源。UHECR碎片可能遵循（在一半，四分之一的能量）相同的UHECR图，其尾部或冠部聚集在主要UHECR组周围。次级伽马和UHE中微子也可能部分地跟踪这些地图。EeV或PeV的Tau中微子可能在关联UHECR图和通过夜间水平上升的Tau空气簇射将核子与核自然分离中发挥作用，可能在俄歇荧光望远镜中。
2010-12-31 astro-ph.HE
Constraining Dark Matter and Ultra-High Energy Cosmic Ray Sources with Fermi-LAT Diffuse Gamma Ray Background
利用Fermi LAT对各向同性$γ$射线背景（IGRB）的最新测量结果，分析了未分辨点$γ$射线源对IGRB的贡献，建立了超高宇宙射线（UHECR）起源模型的约束条件。我们还计算了最小的预期扩散$γ$射线通量产生的UHECR与星际光子背景的相互作用。最后，为子类的暗物质（DM）模型与衰减的弱相互作用大质量粒子（WIMP），我们建立约束的粒子衰变时间使用最小的预期贡献IGRB未解决的点$γ$射线源和UHECR。
2016-08-26 astro-ph.HE
Are Gamma-Ray Bursts the Sources of the Ultra-High Energy Cosmic Rays?
提出了一个标准清单，以帮助建立超高能宇宙射线（UHECR）的来源。这些标准适用于长持续时间的伽玛暴，以确定它们是否是UHECR源。证据似乎更倾向于耀变体和射电星系（或其他来源）而不是伽玛暴。
2011-03-24 astro-ph.HE
TeV gamma-UHECR anisotropy by decaying nuclei in flight: first neutrino traces?
超高能宇宙射线）可能解决沿半人马座A的俄歇河外星系团。此外，他像UHECR核不能从处女座到达，因为轻核的脆弱性和不透明度超过几个Mpc，解释了处女座UHECR的缺席。正如观测到的，UHECR信号沿着Cen-A传播，因为水平的星系臂磁场使它们在垂直角度上弯曲。类He核的Cen A事件的偏转程度与观察到的成团事件一样多;质子将更加准直，而重（铁）核则过于分散。这种轻核UHECR成分与其他俄歇重核和Hires核子成分共存。剩余的UHECR扩散群可能暗示与其他伽马（MeV-Al^{26}放射性）图的相关性，这主要是由于星系SNR源，如船帆座脉冲星，最亮，最近的GeV源。其他最近的星系伽马源通过TeV相关地图显示与UHECR的联系。我们认为，UHECR也是重放射性星系核，如Ni^{56}，Ni^{57}和Co^{60}被星系场广泛弯曲。UHECR放射性（在$β$和$γ$通道中）和在数百keV的飞行中的衰变被增强（通过巨大的洛伦兹因子（近十亿）），导致PeV电子和随之而来的同步加速器TeV伽马，提供UHECR-TeV相关的天空各向异性。此外，最罕见的非大气层电子和τ中微子也在PeVs处二次爆发，作为ICECUBE中刚刚发现的前两个最罕见的簇射，可能是这种预期的放射性二次尾的第一个特征。
2012-07-01 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Gamma-Ray Constraints on Maximum Cosmogenic Neutrino Fluxes and UHECR Source Evolution Models
倾角模型假设10 $^{18}$ eV以上的超高能宇宙射线（UHECR）仅由质子组成，并且与HiRes测量的光谱和成分一致。在这里，我们提出的宇宙成因中微子通量的范围内的倾角模型，这是兼容的河外甚高能量（VHE）的伽马射线扩散背景来自2.5年的费米/LAT数据的最近确定。我们表明，在倾角模型预测的最大通量将检测IceCube在约10年的观测和ARA项目的几年的观测范围内。在不完全的UHECR模型中，质子被假定只在10 $^{19}$ eV以上占主导地位，宇宙成因中微子通量可能是2或3倍。在这些能量下，UHECR中任何一部分较重的核都会减少最大宇宙成因中微子通量。我们还考虑了特殊的演化模型，其中UHECR源被假定为具有相同的演化，无论是恒星形成率（SFR），或伽马射线暴（GRB）率，或在宇宙中的活动星系核（AGN）率，并发现后两个是不利的（和在倾角模型拒绝）由新的VHE伽玛射线背景。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic-Ray and Neutrino Emission from Gamma-Ray Bursts with a Nuclear Cascade
我们讨论了中微子和宇宙射线发射的伽马射线暴（伽玛暴）与注入的核，我们考虑到，从光衰变的核级联可以充分发展的来源。我们的主要目标之一是测试，如果最近的结果从冰立方和皮埃尔俄歇天文台可以容纳的范式，伽玛暴是超高能宇宙射线（UHECR）的来源。虽然我们的主要结果是使用内部冲击模型，我们讨论如何从伽玛暴壳的二次发射可以解释在其他天体物理模型。结果表明，预期的中微子流量从伽玛暴弱依赖于注入成分，这意味着提示中微子从伽玛暴可以有效地测试GRB-UHECR范式，即使UHECR是核。我们表明，UHECR光谱和组成，皮埃尔俄歇天文台测量，可以自洽地再现在一个组合的源传播模型。在试图描述的能量范围，包括脚踝，我们发现紧张与冰立方边界的伽玛射线暴叠加分析。在另一种情况下，只有脚踝以外的UHECR来自伽玛暴，宇宙射线和中微子观测的联合描述的要求有利于较低的光度，这与γ射线观测的典型预期不一致。
2017-05-24 astro-ph.HE
The Glashow resonance as a discriminator of UHE cosmic neutrinos originating from p-gamma and p-p collisions
We re-examine the interesting possibility of utilizing the Glashow resonance (GR) channel nu_ebar + e^- to W^- to anything to discriminate between the UHE cosmic neutrinos originating from p-gamma and pp collisions in an optically thin source of cosmic rays . We propose a general parametrization of the initial neutrino flavor composition by allowing the ratios Phi^{p gamma}_{pi^-}/Phi^{p gamma}_{pi^+} and Phi^{pp}_{pi^-}/Phi^{pp}_{pi^+} to slightly deviate from their conventional values. A relationship between the typical source parameter kappa = (Phi^{p gamma}_{pi^+} + Phi^{p gamma}_{pi^-})/(…
2011-07-27 astro-ph.HE hep-ph
On gamma rays as predictors of UHECR flux in AGNs
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本文探讨了伽马射线作为AGN中超高能宇宙射线通量预测的可行性，提出通过修正伽马射线发射代理并考虑多普勒效应来解决数据不一致问题，从而改进光谱和成分拟合。
2025-01-29 astro-ph.HE
Gamma-ray Signatures of Ultra High Energy Cosmic Ray Line-of-sight Interactions
超高能宇宙射线（UHECR）在到达地球的途中相互作用，产生次级伽马射线。对于高宇宙射线功率和弱星系际磁场的情况下，这些UHECR的偏转可能很小，导致可检测到的伽马射线通量指向其起源。我们总结了目前的结果和前景，检测这些相互作用的签名使用当前和下一代成像大气切伦科夫望远镜。
2013-09-29 astro-ph.HE
A Self-Consistent Model of the Ultra High-Energy Gamma-Ray Emission of Pulsar Wind Nebulae: Insights from LHAASO and ATNF Catalogs
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；APC, Université Paris Cité, CNRS/IN2P3, CEA/IRFU, Observatoire de Paris（巴黎西岱大学 APC 实验室）
本文基于LHAASO和ATNF目录，提出自洽模型解释脉冲星风云超高能伽马射线发射，发现其主要贡献于源成分而非弥散成分。
2025-11-25 astro-ph.HE
Modeling Gamma-Ray Bursts Using CRISP
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文利用新框架CRISP对伽马射线暴发射区建模，推导含重核光强子相互作用的中微子谱，以识别UHECR源。
2026-09-15 astro-ph.HE
Testing Narrow-jet Gamma-Ray Bursts as Sources of Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究通过三种源演化模型拟合观测数据，发现本地窄喷流GRB种群可解释最高能UHECR通量，且不违反多信使约束，其重子加载因子约为10。
2026-08-28 astro-ph.HE
Upper limits on the total cosmic-ray luminosity of individual sources
本文确定了五个源的超高能宇宙射线（UHECR）（E > $10^{18}$ eV）的总光度上限。给定源的GeV-TeV伽马射线积分通量的上限用于提取总UHECR光度的上限。GeVTeV γ射线积分通量上限与UHECR光度上限之间的相关性是通过宇宙射线在背景辐射场中传播时发生的级联过程建立的，如参考文献[1]所述。研究了FERMI-LAT、VERITAS和MAGIC天文台测量的28个源。GeV-TeV伽马射线通量的测量上限是限制性的，足以允许计算上限的总UHECR宇宙射线光度的五个来源。这些源的UHECR宇宙线光度的上限示出的发射机制的几个假设。对于所有研究的来源，超高能质子光度的上限也被设定。
2014-05-15 astro-ph.HE
The Amaterasu particle: constraining the superheavy dark matter origin of UHECRs
针对望远镜阵列探测到的244 EeV天照粒子（指向宇宙空洞），研究探讨其源自银河系超重暗物质衰变的可能性，通过多信使分析约束其寿命和质量，并指出未来探测器可显著提升限制精度。
2025-04-17 astro-ph.HE hep-ph
Cosmogenic photons strongly constrain UHECR source models
利用我们最新版本的超高能宇宙线（UHECR）传播蒙特卡罗程序CRPropa 3，可以预测由于UHECR与河外背景光相互作用而产生的中微子和光子通量。再加上费米LAT最近更新的各向同性扩散伽马射线背景（IGRB）数据，现在可以严格限制UHECR源模型。UHECR源的演化在确定预期的二次光子谱中尤其起着重要的作用。纯质子UHECR模型已经受到强烈的约束，主要是费米LAT的IGRB的最高能量箱，只要它们的数密度在最近没有强烈的峰值。
2016-09-12 astro-ph.HE
Modeling the X-ray emission of the Boomerang nebula and implication for its potential ultrahigh-energy gamma-ray emission
本文使用PWN动力学演化模型拟合Boomerang星云的X射线轮廓，发现其内部磁场较弱，并指出电子/正电子对的逆康普顿辐射贡献了LHAASO J2226+6057部分超高能伽马射线通量。
2024-11-15 astro-ph.HE
Nearby low-luminosity GRBs as the sources of ultra-high energy cosmic rays revisited
低光度伽马射线暴（GRB）与光度。10^49erg/s的伽玛暴可能与经典的高光度伽玛暴不同。它们是迄今为止在~ 100 Mpc（超高能宇宙射线（UHECR）的视界距离）内探测到的最明亮的天体，因此它们被认为是UHECR的候选源。最近有人认为，UHECR的能量产生率比费米卫星测量的长伽玛暴的伽马射线光子的能量产生率大得多，如果这是真的，将挑战伽玛暴可以是UHECR源的观点。我们认为，许多低亮度伽玛暴，由于其低亮度，不能触发目前的伽玛暴探测器，因此，他们的贡献本地伽玛射线能量产生率是失踪。我们发现，真正的本地能源生产率低光度伽玛暴，考虑到缺失的部分，这构成了总量的主要部分，可能足以说明的通量UHECR。由于低光度，只有中等质量或重核可以被加速到~ 10^20 eV。我们讨论了这些UHE核在低亮度伽玛暴中的加速和存活，特别是在那些缺失的低亮度伽玛暴中。最后，计算了整个低光度GRB粒子群中伴随的漫射中微子通量。
2011-08-07 astro-ph.HE
Ultra-high energy event KM3-230213A as a cosmogenic neutrino in light of minimal UHECR flux models
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）；Budker Institute of Nuclear Physics of Siberian Branch Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院布德刻尔核物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）
研究探讨了KM3NeT探测到的超高能中微子是否由宇宙射线在星际介质中传播时产生，利用Telescope Array的宇宙射线通量模型，发现其预测与KM3NeT观测一致，且在2σ水平上吻合。
2026-02-20 astro-ph.HE
Hadron-gamma discrimination from an orbital UHECR observatory
甚高能光子的识别对于理解极能宇宙射线（EECR）的起源具有重要意义。有几个可能是地球上高能光子的来源。一个保证的成分是高能光子的通量，预期这是宇宙射线与宇宙光子背景相互作用的结果。另一个贡献可能是作为质子和原子核加速部位的副产品，尽管对于遥远的源，这种通量应该被强烈抑制。另一方面，自上而下的方案涉及超重遗留粒子或拓扑缺陷的衰变，即使目前不受欢迎，也有一个特征性的签名，即在最高能量处的光子通量越来越占主导地位。在这项工作中，我们研究了强子和光子簇射的能量，LPM效应和磁层相互作用的级联的发展是重要的统计分离。我们考虑一个探测器具有相同的轨道特性的JEM-EUSO，但忽略触发和重建效率，以定义最大的理想的歧视功率可达到。
2009-09-08 astro-ph.HE
High-energy astroparticle physics
在这三个讲座中，我讨论了高能天体粒子物理学的现状，包括超高能宇宙射线（UHECR），高能伽马射线和中微子。第一讲是关于超高能宇宙射线的。在简要介绍了UHECR之后，我讨论了带电粒子加速到天体物理对象中的最高能量，它们在星系际空间中的传播，Auger和HiRes实验的最新观测结果，UHECR到达方向的各向异性，以及UHECR产生的次级伽马射线。在第二次演讲中，我回顾了TeV伽马射线的最新结果。在简短介绍了检测技术之后，我讨论了H.E.S.S.最近令人兴奋的结果，MAGIC和Milagro对TeV伽马射线的点状和漫射源进行的实验。一个特殊的部分是专门用于探测河外磁场与TeV的伽马射线测量。最后，在第三讲中，我将讨论超高能（UHE）中微子。我回顾了三种不同的UHE中微子探测技术，并显示了目前的状态，寻找扩散中微子通量和点源的中微子。
2010-10-13 astro-ph.HE hep-ph
The Limited Contribution of Low- and High-Luminosity Gamma-Ray Bursts to Ultra-High Energy Cosmic Rays
超高能宇宙射线（UHECR）的加速场是一个悬而未决的问题，尽管扩展的研究。在本文中，我们重新考虑的提示阶段的伽马射线暴（GRB）作为一个可能的候选人，这种加速和限制的最大质子能量在光学薄同步加速器和光球模型，使用属性的提示光子谱。我们发现，没有一个模型有利于加速质子$10^{20}$ eV的高光度爆发。我们重复计算低亮度伽玛暴（llGRB）考虑质子和完全剥离的铁，发现可获得的最高能量分别为$< 10^{19}$ eV和$< 10^{20}$ eV的质子和铁，无论模型。因此，我们的结论是，对于我们的基准参数，伽玛暴，包括低光度的爆发，贡献很小，没有观察到的UHECR。我们进一步限制必要的条件之间的关联UHECR和llGRBs，并发现铁可以加速到$10^{20}$ eV的光球模型，非常有效的加速和/或一个小的分数能量给一小部分的加速电子。这将必然导致高的瞬发光通量，并且因此检测到这样的信号可以是在源处成功的UHECR加速的指示。
2019-04-03 astro-ph.HE
Implications of gamma-ray and neutrino observations on source models of ultrahigh energy cosmic rays
高能宇宙射线（UHECR）的起源和性质仍然是未知的。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列的观测，在过去几年中取得了很大的进展。在$10^{18}$ eV以上，观察到的能谱呈现两个特征：在大约$10^{18.7}$ eV处斜率硬化，这被称为踝部，以及在大约$10^{19.6}$ eV处的抑制。从实验数据推断的组合物，解释通过使用目前的高能强子相互作用模型，似乎是轻的脚踝以下，显示出一种趋势，以较重的原子核的初级能量值的增加。目前的高能强子相互作用模型，更新使用大型强子对撞机的数据，仍然受到很大的系统不确定性，这使得很难解释的实验数据的组成。另一方面，众所周知，伽马射线和中微子是由UHECR在从其源传播期间产生的，这是它们与宇宙中存在的辐射场相互作用的结果。这些次级粒子在地球上的通量取决于UHECR的源模型，包括注入时的化学成分。因此，γ射线和中微子观测都可以用来约束UHECR的源模型，包括成分的方式是独立的高能强子相互作用模型。在这篇文章中，我将回顾最近的结果，通过使用最新的伽马射线和中微子的观测。
2019-05-21 astro-ph.HE
The production of orbitally modulated UHE photons in LS 5039
本研究针对伽马射线双星LS 5039的甚高能辐射起源问题，通过分析约束加速与辐射区特性，提出超相对论性磁化外流加速轻子的情景，可缓解同步辐射冷却与粒子约束的矛盾并解释观测结果。
2025-07-31 astro-ph.HE
Constraining superheavy decaying dark matter with directional ultra-high energy gamma-ray limits
矮球状星系是一种具有小的或可忽略的天体物理背景的致密天体，被广泛认为是寻找暗物质衰变和湮灭信号的有希望的目标。我们提出的超重衰变暗物质分支到$q\bar{q}$通道的质量范围$10^{19} - 10^{25}$ eV的基础上的超高能（UHE）伽马射线的方向限制的皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验的寿命的约束。UHE光子向地球传播过程中的衰减效应被考虑在内，最强的约束来自大熊座II，后发座和Segue I星系。
2021-05-14 astro-ph.HE
Detection of UHE gamma rays from the Crab Nebula: Physical Implications
蟹状星云是一个极端的粒子加速器，将电子的能量提高到几个PeV（$10^{15} \ \rm eV$），接近理论允许的最大能量。加速现场的物理条件和加速过程本身的性质仍然高度不确定。同步辐射和逆康普顿（IC）辐射通道分别包含了最高能量加速粒子的关键信息，能量分别在1~MeV和100~TeV以上。近年来，在蟹状星云中探测到了能量高达300 TeV的超高能γ射线信号，这使得我们能够确定最高能量电子的能量分布，并以无参数的方式导出加速区$B\leq120\rm\,μG$的磁场强度。这一估计带来了新的约束的非热粒子分布的属性，并提出了重要的约束MHD模型的蟹状星云，特别是可行的磁化和各向异性的脉冲星风。对同步辐射和IC辐射的计算表明，在未来的观测中，利用能探测到300 TeV以上和1 MeV以上能量的仪器，将能阐明蟹状星云中电子加速超过PeV能量的条件。具体而言，将（1）验证电子能量分布的假设多分量组成，以及（2）确定负责PeV电子加速的区域中的磁场强度。
2019-11-18 astro-ph.HE
Hadronic origin of gamma rays and neutrinos from blazars: Multi-messenger implications and observational constraints
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲一体化联邦大学）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
本研究通过约束四个耀变体的UHECR光度，结合CTAO模拟，发现宇宙成因伽马射线贡献次主导，而中微子辐射提供稳健的强子加速特征，展示了多信使观测的潜力。
2026-09-10 astro-ph.HE
Constraining Low-luminosity Gamma-Ray Bursts as Ultra-high-energy Cosmic Ray Sources Using GRB 060218 as a Proxy
本文以典型低光度伽玛暴060218为代表，研究了低光度伽马射线暴（llGRB）与超高能宇宙射线（UHECR）之间的联系。我们专注于相应的同步辐射电子，共同加速在UHECR加速区域，比较这种发射观测。同时考虑了瞬发和余辉两个阶段。对于提示阶段，我们假设的共同加速的电子被注入的幂律分布瞬间（没有额外的加热或再加速），这导致明亮的光学紫外线发射的张力与观察。对于余辉阶段，我们通过比较电子热同步辐射在$\sim~3$天可用的无线电数据来约束冲击波的总动能。考虑温和的相对论流出与散装洛伦兹因子$Γ\gtrsim 2$（较慢的trans-relativistic流出不处理），我们发现，有限的可用能量不允许GRB 060218的余辉是主要起源的UHECR。这种分析独立约束的提示阶段作为一个主要的UHECR源，以及，提示的能量预算是可比的余辉动能。更一般地说，我们的研究表明，从热电子的同步辐射是一个强大的诊断温和的相对论冲击的物理。
2020-10-28 astro-ph.HE
Very high-energy gamma-ray signature of ultrahigh-energy cosmic-ray acceleration in Centaurus A
皮埃尔俄歇天文台（PAO）从最近的射电星系半人马座-A方向探测到的至少十几个超高能宇宙线（UHECR）事件与能量$\gtrsim 55$ EeV的关联，支持射电星系喷流中UHECR加速的假设。在这项工作中，我们模拟无线电非常高的能量（VHE，$\gtrsim 100$ \rm GeV）$γ$ -射线发射从Cen A，包括GeV硬度检测费米LAT和TeV的HESS检测。我们考虑两种情况：（i）两区同步自康普顿（SSC）和外康普顿（EC）模型;（ii）两区SSC、EC和宇宙线相互作用的光强子辐射。费米-LAT观测到的GeV硬度可以用这两种情况来解释，其中2区EC发射非常重要。强子辐射在方案（ii）可以解释VHE数据与相同的光谱斜率，通过拟合从Cen A的UHECR。解释VHE $γ$ -射线数据的宇宙线质子在1 TeV处的峰值亮度为$\approx 2.5 \times 10^{46}$ erg/s。宇宙线质子的辐射热光度与解释与Cen A相关的13个UHECR信号事件的起源所需的光度一致。
2018-04-17 astro-ph.HE
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
