Angular, spectral, and time distributions of highest energy protons and associated secondary gamma-rays and neutrinos propagating through extragalactic magnetic and radiation fields
本文利用小角和连续能量损失近似下玻尔兹曼输运方程的解析解，研究了最高能量质子、次级中微子和同步辐射γ射线在星系际磁场和辐射场中传播的角、谱和时间特性。
2010-06-05 astro-ph.HE
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
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
Inverse problem for extragalactic transport of ultra-high energy cosmic rays
超高能宇宙射线在充满背景辐射的膨胀宇宙中传播过程中，其能谱和成分是不断变化的。我们开发了一个数值代码的宇宙线输运方程的反问题的解决方案，可以确定平均源谱的不同的核在地球上观测到的宇宙线光谱。采用这种方法，质子和铁原子核的注入谱在河外源被发现，假设只有这些物种在源加速。利用俄歇实验数据和望远镜阵列+ HiRes实验的组合数据对该方法进行了说明。
2015-03-16 astro-ph.HE
On the extragalactic jet asymmetry and composition, and the production of high energy cosmic rays
我们探讨了相对论外流到千秒差距尺度喷流在宇宙射线传播和加速中的方向不对称性的作用。我们的示例包含托管密集集群环境的强大AGN。我们试图彻底描述超高能宇宙线的产生和加速发生在哪里和何时，也使用大尺度结构的活动星系核的射电观测和活动星系核所在的热致密气体的X射线数据。就宇宙射线原色而言，相对论质子或温和相对论电子/正电子的存在对喷流的能量预算有很大贡献，使它们能够有效地加热团内气体。
2012-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic cosmic rays
本文回顾了超高能宇宙线物理的研究现状，在介绍了主要的实验结果和可能的解释之后，讨论了超高能宇宙线源的观测和理论限制。我还简要地评论了磁场的作用。结合这些限制，我认为，明亮的和众多的活动星系核类型的FR-I和塞弗特星系，或者超新星，是最有前途的UHECR源。最后，在结束之前，我简要介绍了会议上提出的几个模型。
2022-01-12 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
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
Cosmic rays: extragalactic and Galactic
通过对高能粒子流$E>3\cdot 10^{18}eV$的分析，表明河外射线功率密度随能量的分布符合幂律分布${\bar q}(E)\propto E^{-2.7}$，其$2.7$指数与银河宇宙射线在所谓“膝”前的分布$E<3\cdot 10^{15}eV$相同。然而，河外源的平均功率，这是${\cal E}\simeq 10^{43}erg \,s^{-1}$，至少两个订单超过宇宙射线由银河系发射的功率，假设星系的密度估计为$N_g\simeq 1 Mpc^{-3}$。考虑到这种能量可以由活动星系核的相对论喷流提供，其能量为${\cal E}\simeq 10^{45} - 10^{46} erg \, s^{-1}$，我们估计河外宇宙射线源的密度为$N_g\simeq 10^{-2}-10^{-3}\, Mpc^{-3}$。假设银河射线和河外射线具有相同的性质，我们得出结论，银河射线是由银河系中心在过去活动期间发射的相对论喷流产生的。两极喷流的残余物现在以相对论性气体气泡的形式出现在银河平面的上方和下方。在银河系射线的光谱中观察到的断裂（“膝盖”），可以用高能粒子$E>3\cdot 10^{15}eV$从银河系中的快速逃逸来解释，因为宇宙射线的扩散系数依赖于能量$D\propto E^{0.7}$。所获得的粒子密度分布指数与能量的关系，$N(E)\propto E^{-2.7-…
2014-06-25 astro-ph.HE
The shape of the extragalactic cosmic ray spectrum from Galaxy Clusters
我们研究了宇宙射线从星系团内的中心源扩散逃逸，以获得当约束时间与源的年龄相当或大于源的年龄时出现的出射通量的抑制。我们还讨论了由于宇宙射线与团簇介质的相互作用而引起的通量衰减，这对于重核来说是相当大的。地球上预期的总宇宙射线通量的总体抑制对于理解河外星系对$E/Z<1$ EeV宇宙射线谱的贡献的形状是很重要的。这种抑制也可以解释在超高能量下测量的组成敏感的可观测量的拟合结果。
2016-05-26 astro-ph.HE hep-ph
Iron Nuclei with Energy of 10^19 eV in Extragalactic Cosmic Rays Near Earth
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（列别捷夫物理研究所，俄罗斯科学院）
本文研究能量为10^19 eV的河外宇宙射线中铁核的比例，发现即使源红移达0.2，未碎裂到达地球的铁核占比仍约10%，表明远距离源贡献显著。
2026-09-15 astro-ph.HE
Searching for radio relics and halos. Their role in the formation and acceleration of extragalactic cosmic rays
我们搜索扩展区域的无线电发射不与活跃的银河系核心，被称为“遗迹”，“晕”和“迷你晕的，在一个样本的70阿贝尔集群，我们有无线电，光学和X射线数据。活动星系核可以产生非热辐射的粒子泡，对宇宙射线具有限制作用。因此，射电遗迹和（迷你）晕可能是这些气泡限制宇宙射线的结果。我们正在探索团内磁场（使用法拉第旋转测量和逆康普顿参数）、合并（通过射电/X射线相互作用）、冷却流（X射线数据）、射电喷流/激波以及射电（迷你）晕/遗迹在宇宙射线的形成、加速和传播中所起的作用。在目前的研究中，我们从我们的样本中选择了两个强大的邻近射电星系：武仙座A和3C 388。我们报告正在进行的工作和未来的计划。
2011-08-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Some Implications of the Leptonic Annihilation of Dark Matter: Possible Galactic Radio Emission Signatures and the Excess Radio Flux of Extragalactic Origin
我们给出了暗物质候选者湮灭为2轻子和4轻子末态的射电辐射的理论预言。然后，我们比较我们的结果与已知的无线电测量的天空温度作为频率的函数。特别是，我们计算了一些暗物质候选人的无线电发射湮灭成中间玻色子，随后衰变成一个4轻子通道的热湮灭截面。我们发现，在频率范围内从$20\,{\rm MHz}$到$5\,{\rm GHz}$，这个通道可以产生一个更强的签名比直接湮灭成轻子。
2019-11-28 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-rays from Blazars and the Extragalactic Background Light
最近对耀变体的高能（HE，0.1-100 GeV）和甚高能（VHE，>0.1 TeV）观测提供了对弥漫的河外背景光（EBL）的强度和光谱的重要限制，揭示了其主要来源。然而，仍有一些问题尚未解决，特别是在中红外和远红外波段以及多TeV能量的blazar辐射。本文综述了伽玛射线电子束层研究的观测和理论进展，以及未来最有前途的改进，主要是从多TeV范围内的光谱。
2013-09-03 astro-ph.CO 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
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
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 P-wave Annihilation on the Angular Power Spectrum of Extragalactic Gamma-rays from Dark Matter Annihilation
本文提出了一种估算河外伽玛射线角功率谱的形式，该角功率谱是由暗物质湮灭产生的，且具有一般速度依赖的截面。相关的密度和速度分布的暗物质被建模为一个合奏的光滑，普遍的，刚性，不相交的，球形晕的分布和普遍的属性由模拟数据的约束。我们将这种形式应用于具有p波湮灭的暗物质理论，其中相对速度加权湮灭截面为σv=a+ bv ^2。我们确定，如果b/a >> 10^6，这会显著增加伽马射线的功率。p波湮灭对角功率谱的影响与我们探索的粒子物理模型样本非常相似，这表明给定b/a的重要影响在很大程度上取决于宇宙暗物质分布。如果强p波理论中的暗物质遗迹是热产生的，湮灭伽马射线的强度会受到p波的强烈抑制，使它们难以观测。如果观测到与强p波一致的角功率谱，它可能表明早期宇宙中暗物质的非热产生。
2011-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
Extragalactic cosmic rays diffusing from two populations of sources
我们认为，解释所观察到的光谱和组成的宇宙射线与能量以上$10^{17}$ eV的两个不同的河外人口的源在存在的湍流星系际磁场（包括也衰落银河宇宙射线组件）的可能性。布居被认为是具有刚性依赖谱的不同核素的叠加。第一个河外星族在$10^{17}$至$10^{18}$ eV的能量范围内占主导地位，由具有相对较大密度（$> 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$）和陡峭光谱的源组成。第二个河外族群在几个EeV以上的宇宙线通量占主导地位，它有一个更硬的光谱斜率，并在几个$Z$ EeV（其中$eZ$是相关的宇宙线电荷）处有一个高能截止。这个群体具有较低的源密度（$<10^{-4}$ Mpc $^{-3}$），因此典型的源间分离大于几十Mpc，受到磁视界效应的显著影响，该磁视界效应强烈抑制能量低于$\sim Z$ EeV的通量。我们将讨论如何这种情况下可以调和的宇宙射线源光谱指数，预计将导致从扩散冲击加速机制的值。
2020-05-24 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
Propagation of Ultra High Energy Cosmic Rays in Extragalactic Magnetic Fields: A view from cosmological simulations
我们用CRPropa程序模拟了超高能宇宙射线的传播（能量$\geq 10^{18} \rm eV$和纯质子成分）通过银河系外磁场，已经用宇宙学ENZO代码模拟。我们测试了原始和天体物理的磁成因方案，以调查不同的磁场强度在集群中的影响，在宇宙学距离上传播的宇宙射线的偏转上的细丝和空隙。我们还研究了不同的宇宙射线源分布对模拟银河观测者的影响。我们的分析表明，到达谱和各向异性的事件是相当不敏感的河外磁场的分布，而它们更受集群内的源$\sim 50$兆位差距的距离到观察者。最后，我们发现，为了再现观测到的宇宙线在$\sim $ EeV能量的各向同性程度，在宇宙空洞的平均磁场必须是$\sim 0.1 \rm \ nG$，提供原始种子场的强度限制。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Nearby sources in the transition region between Galactic and Extragalactic cosmic rays
在这篇论文中，我们提出了一种可能的解释，即在膝盖和脚踝之间的所有粒子谱中存在一个显著的精细结构，以及最近在通卡133和卡斯卡德格兰德实验中测量到的10^17 eV附近的高含量重核。在这个模型中，Ia型超新星的宇宙射线的产生提供了在膝盖周围观测到的宇宙射线（CR）通量。从所有粒子谱中减去这些源的贡献，我们得到了银河系和河外CR之间过渡区的CR剩余通量，范围为10^17-5 10^18 eV。得到的光谱在能量（2-3）10^17 eV处也有一个明显的拐点，斜率g1 ~ 1.8+-0.3和g2 ~3.4。我们分析了已知的银河系源的可能贡献，发现在形式上对过渡区有显著贡献的最佳候选者是Cas A。该源具有许多不寻常的特性，被认为是IIb型SNR。然而，我们发现，从10^17 eV开始的CR河外起源的假设似乎更现实。
2013-03-15 astro-ph.HE
Selected Topics in Cosmic Ray Physics
对宇宙射线起源的研究一如既往地活跃，主要是由最近的观测提供的新见解所推动的。目前正在作出大量努力，将银河系宇宙射线起源的所谓超新星范例置于更坚实的基础上，同时在最高能量下，我们正试图了解观测到的宇宙射线光谱和质量组成，并将它们与河外宇宙射线的潜在来源联系起来。有趣的是，一个获得了自己尊严的主题是银河系和河外成分之间的过渡区的调查，曾经与脚踝有关，现在越来越多地被认为是发生在较低的能量。在这里，我们总结了最近的事态发展，在观测和了解银河系和河外宇宙射线，我们讨论的影响，这样的调查结果之间的过渡建模。
2017-07-19 astro-ph.HE hep-ph
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 and galactic gamma-rays and neutrinos from annihilating dark matter
我们描述宇宙伽马射线和中微子信号的暗物质湮灭，解释如何互补的这些信号提供额外的信息，如果可观察到的，可以启发粒子性质的暗物质。这是讨论的背景下，利用单独的银河系和河外的信号分量，使用球形晕模型分布的暗物质。我们的讨论与粒子物理学的标准模型的超对称扩展。我们考虑最小超对称标准模型（MSSM），其中中微子和γ射线都是由湮灭产生的。我们还考虑了一个规范的B-L，重子数减去轻子数，MSSM的扩展，其中湮灭可以是纯粹的重右手中微子。我们比较了这些信号的银河系和河外的组成部分，并得出结论，目前还不清楚哪一个可能占主导地位时，看银河平面。为了回答这个问题，我们必须了解晕子结构对湮没信号的贡献。我们发现，不同的理论与不可区分的伽玛射线信号可以区分的中微子信号。由于星系中心有丰富的天体物理源，因此很难观测到伽马射线湮灭信号;但是如果可以在宇宙射线产生的大气中微子上方观测到湮灭中微子，那么来自那里的湮灭中微子就不会那么隐蔽了。
2011-11-16 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
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
Variability along the Blazar-Sequence - Hints for extragalactic Cosmic Rays?
利用自洽的含时轻强子混合辐射模型，研究了Blazar序列中几个Blazar（Mkn 501，1 ES 2344+51.4，PKS 2155-30.4，1 ES 1218+30.4，3C454.3）的光谱能量分布和变率。列表中的BL Lac天体成功地用纯轻子辐射过程（本质上是同步加速器自康普顿辐射）建模，而平谱射电类星体则需要高度相对论性的强子存在于喷流中。利用可变性，以及与我们的模型，以区分自康普顿和强子伽马辐射利用其不同的签名在光变曲线。因此，z > 0.5的活动星系核是河外宇宙射线源的最佳候选者，因为高峰值BL Lac天体似乎不会将质子加速到热能量以上。此外，在物体建模过程中发现的参数与例如超光速运动或典型变化时间尺度的观测非常一致。
2011-09-09 astro-ph.HE
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic-Ray Boosted Diffuse Supernova Neutrinos
针对宇宙射线散射增强中微子通量的研究热点，本文分析了宇宙射线与未被探测的弥散超新星中微子背景散射产生的增强通量，发现其远低于多种已知中微子通量。
2025-09-04 astro-ph.HE hep-ph
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
Centaurus A: the one extragalactic source of cosmic rays with energies above the knee
所有能量的宇宙射线的起源仍然不确定。在本文中，我们提出并探讨了一个天体物理方案，以产生宇宙射线的能量范围从低于$10^{15}$ $3 \times 10^{20}$ eV。我们在这里表明，只有我们的银河系和射电星系Cen A，每个都有自己的银河系宇宙射线粒子，但那些来自射电星系的能量被活跃的黑洞发出的喷流中的相对论激波推高，足以描述能量范围PeV到接近ZeV的最新数据。在这整个能量范围内的数据可从实验卡斯卡德，卡斯卡德-格兰德和皮埃尔俄歇天文台。这里计算出的能谱正确地再现了膝盖以外的测量光谱，与广泛持有的预期相反，不需要其他河外源人口来解释数据，即使在能量远低于一般截止预期在$6 \times 10^{19}$ eV，格赖森-扎采平-Kuzmin关闭由于与宇宙学微波背景的相互作用。我们提出了几个预测的源人口，宇宙射线的组成和传播到地球，可以在不久的将来进行测试。
2012-01-30 astro-ph.HE
CRPropa 3.0 - a Public Framework for Propagating UHE Cosmic Rays through Galactic and Extragalactic Space
对10 ^17 eV以上的超高能宇宙射线（UHECR）实验数据的解释仍存在争议。开发和改进在银河系和河外空间传播超高频电子回旋共振的数值工具是解释数据和得出天体物理参数结论的一个关键因素。在这篇文章中，我们介绍了公共可用代码CRPropa（3.0）的下一个主要版本。它反映了代码结构的完全重新设计，以促进高性能计算，并包含新的物理功能，例如使用透镜技术的银河传播接口以及在三维环境中包含宇宙学效应。性能基准和第一个应用程序。
2013-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Galactic and Extragalactic Sources of Very High Energy Gamma-rays
极高能量的γ射线是非热宇宙最重要的信使之一。甚高能γ射线天文学的主要目的是寻找高能宇宙射线源。已知有几种天体物理源在极端条件下将宇宙射线加速到非常高的能量。极高能量的γ射线是在这些天体物理场所或其附近，通过宇宙射线在靠近源的周围介质中相互作用而产生的。伽马射线是中性的，沿直线传播，因此给我们提供了关于宇宙射线源及其周围环境的有价值的信息。此外，甚高能γ射线天文学可以探索许多基本物理问题。地基γ射线天文学始于1989年，当时惠普尔望远镜探测到来自银河系脉冲星风星云蟹状星云的TeV γ射线。在过去的二十年里，技术进步促进了最新一代甚高能量探测器和望远镜的发展，这些探测器和望远镜取得了令人兴奋的新成果。到目前为止，已经探测到超过200个非常高能量的γ射线源，包括银河系和银河系外的。这些观测为高能天体物理和天体粒子物理中的许多重要问题提供了更深入的见解。这篇评论文章试图列举在令人兴奋和迅速发展的甚高能γ射线天文学领域中最重要的结果。
2022-01-18 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
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
The Physics of UHECRs: Spectra, Composition and the Transition Galactic-Extragalactic
本文结合天体物理源的理论设想，综述了超高能宇宙射线的通量和质量组成的实验证据。在这种情况下，我们还讨论了预期的过渡之间的宇宙射线产生的银河系内部和那些来自星系际空间。
2017-06-05 astro-ph.HE
Cherenkov telescope array extragalactic survey discovery potential and the impact of axion-like particles and secondary gamma rays
切伦科夫望远镜阵列（CTA）即将进入建设阶段，其主要的关键科学项目之一是进行无偏调查，以寻找河外源。我们利用这两个最新的耀变体伽马射线光度函数和光谱能量分布，以获得预期数量的可探测源计划的CTA天文台的北部和南部阵列。我们发现，一个浅的，广泛的调查约0.5小时，每个视场将导致最高数量的耀变体检测。此外，我们调查的轴子粒子和二次伽马射线传播的宇宙射线上的源计数分布的效果，因为这些过程预测不同的光谱形状从标准河外背景光衰减。在二次伽马射线的情况下，我们通常可以预期更远的物体，而轴子样粒子不会显著改变预期的分布。然而，我们发现，这些结果强烈依赖于假设的磁场强度在传播过程中。我们还为高空水切伦科夫天文台（HAWC）、大型高空空气簇射天文台（LHAASO）提供源计数预测以及混合探测器的新提案。
2017-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Diffusion of cosmic rays at EeV energies in inhomogeneous extragalactic magnetic fields
超高能宇宙射线在宇宙磁场中可以扩散传播。当它们的传播时间与宇宙的年龄相当时，相对于没有磁场的情况，将发生通量的抑制。在这项工作中，我们找到了一个近似的参数化的抑制能量低于$\sim$ Z EeV使用几个磁场分布从宇宙学模拟的磁化宇宙网。我们假设磁场具有Kolmogorov功率谱，其场强根据这些模拟分布。我们表明，如果磁场耦合到物质分布，低场强将填补大部分的体积，使抑制温和的情况下，一个恒定的磁场的强度等于这个分布的平均值。我们还推导出上限，这种抑制发生在一些模型的河外磁场，作为这些领域的相干长度的函数。
2014-11-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Interactions of Cosmic Rays around the Universe. Models for UHECR data interpretation
超高能宇宙射线（UHECR）预计将在天体物理源中加速，并在撞击地球大气层之前穿过河外空间。它们既与源中的环境相互作用，又与它们遇到的星系际光子场相互作用，根据原子核静止坐标系中的光子能量，在不同尺度上引起不同的过程。UHECR相互作用对河外背景光谱和光致衰变模型中的不确定性很敏感。
2017-05-11 astro-ph.HE
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
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
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT $γ$-rays
用费米-LAT望远镜测量了高纬各向同性河外$γ$射线背景（EGB）的光谱。两个新的模型的EGB来自扣除未解决的点源和河外扩散过程，这可以解释从30%到70%的费米-LAT EGB。在假设这两个残留的EGB是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到$conservative$上限的湮灭截面\sigmav。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，将{ \sigmav }成反比的WIMP速度，非常严重的限制，来自速度无关的部分的湮灭截面。
2011-12-18 astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic cosmic ray self-confinement around sources
大多数超高能宇宙射线起源的模型都依赖于河外发光源的存在。宇宙射线逃逸源所在的星系产生足够大的电流，以证明由这种电流引起的等离子体不稳定性的调查。最有趣的是激发模式，导致产生磁扰动，可能散射粒子，从而阻碍它们的逃逸，或至少改变逃逸宇宙射线的传播模式。我们认为，自我生成的波可能会迫使宇宙射线被限制在源附近的能量$E\lesssim 10^{7} L_{44}^{2/3}$ GeV的低背景磁场（$B_{0}\ll nG$）。对于较大的$B_{0}$值，宇宙射线被限制在能量为$E\lesssim 2\times 10^{8} λ_{10} L_{44}^{1/4} B_{-10}^{1/2}$ GeV的源附近，其中$B_{-10}$是以$0.1$ nG为单位的场，$λ_{10}$是以10 Mpc为单位的相干长度，$L_{44}$是以$10^{44}$ erg/s为单位的源光度。
2015-08-19 astro-ph.HE
The correlation of extragalactic $γ$-rays with cosmic matter density distributions from weak-gravitational lensing
河外$γ$射线背景（EGB）是由已分辨和未分辨河外源的$γ$射线辐射以及扩散过程的积累而产生的。在宇宙学结构形成的背景下，研究EGB的统计特性是非常重要的。已知的天体物理学$γ$射线源，如耀变体，恒星形成星系和射电星系，预计将跟踪基本的宇宙物质密度分布。我们探讨的EGB从费米-LAT数据与斯巴鲁超Suprime-Cam（HSC）SSP调查的大尺度物质密度分布的相关性。我们重建了一个公正的表面物质密度分布$κ$在$z<1$弱引力透镜分析的第一年HSC数据。然后计算$γ- κ$互相关。我们的测量是一致的零检测，但在30-60弧分的角尺度，特别是当遥远的源星系在$z > 1$用于透镜$κ$重建弱相关。这种大尺度的相关性暗示了像耀变体这样的高红移$γ$射线源的强烈聚集。然而，$4-5$的推断偏倚因子比其他聚类分析的结果大约2倍。覆盖1,400平方度的最终HSC数据将在精确确定$z > 0.5$的耀变体方面发挥重要作用。
2018-06-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
X-ray follow-up of extragalactic transients
我们宇宙中大多数剧烈和充满活力的过程，包括致密物体的合并，大质量恒星的爆炸和极端的吸积事件，都会产生大量的X射线。X射线跟踪是识别瞬变的有效工具，因为（1）X射线可以快速定位具有大误差圆的瞬变，以及（2）X射线揭示在其他波长下可能不具有独特特征的瞬变的性质。在本白皮书中，我们确定了关于几个河外多信使和多波长瞬变的关键科学问题，并演示了X射线后续如何帮助回答这些问题
2019-03-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
From diffuse extragalactic and galactic gamma rays to limits on extra dimensions
在TeV尺度的ADD引力框架下，我们导出了核塌缩超新星以大质量（Kaluza- Klein）引力子形式发射的能量的最大比例，以及相应的最小额外维普朗克质量M*。我们的局限性出现了：a）来自费米-LAT观测到的银河系外伽马射线背景，在天体物理源被移除之后，b）通过残留的银河系发射，在天体物理和潜在的暗物质发射被移除之后。我们专注于一些额外的维度3和4，因为M* 在TeV范围内，天体物理和对撞机的约束竞争。对于额外维数n=3和n=4，分别导出了在情况a）为8.0 TeV和1.1 TeV，以及在情况b）为16 TeV和1.9 TeV时M* 的下限。这些限制特别稳健，对所涉及的各种不确定性不敏感。
2019-10-25 astro-ph.CO 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
A minimal model for extragalactic cosmic rays and neutrinos
我们的目标是以统一的方式解释实验数据的高能宇宙射线（UHECR）和中微子，使用一个单一的源类和遵守限制的河外弥漫伽马射线背景（EGRB）。如果UHECR只与其源周围的气体发生强子相互作用，则所产生的扩散CR通量可以与观测到的CR通量很好地匹配，同时提供大的中微子通量。然而，在这种情况下，能量为$E>3\times 10^{18}$ eV的UHECR在地球大气中引起的空气簇射将达到其极大值。因此，UEHCR靠近加速器的额外光强子相互作用必须存在，以便在相对窄的能量间隔内修改CR的核组成。因此，我们包括光子和气体背景，并结合由此产生的CR光谱与逃逸模型预测的银河系CR通量的高能量部分。结果表明，在高于$E\simeq 10^{17}$ eV的整个能量范围内，总CR通量、平均簇射深度$X_\max$和簇射宽度$RMS(X_\max)$都能很好地描述实验数据.预测的高能中微子通量与IceCube测量结果相匹配，而对EGRB的贡献约为30%。
2017-09-13 astro-ph.HE
Very High Energy gamma-rays from electron/positron Pair Halos
本文研究了强高能河外源周围巨正负电子对晕的形成。我们调查的辐射对晕的依赖性，特别是光谱和角分布上的能量谱的初级伽马射线，源的红移，和河外背景光的通量。
2009-07-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
What have we learned about the sources of ultrahigh-energy cosmic rays via neutrino astronomy?
冰立方天文台对TeV-PeV能量宇宙中微子的观测表明，河外宇宙射线源的光学深度应大于$\sim$ 0.01，并对观测到的10 PeV宇宙射线的贡献率超过10%。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质子在1 EeV的总宇宙射线通量中占主导地位。在已知的强大天体中，包括伽玛射线暴（GRB），只有平谱射电类星体（勉强）满足这些条件。另一方面，对能量远超过PeV的中微子的零检测排除了射电大声活动星系核（AGN）和/或伽玛暴（GRB）的可能性，这些在文献中讨论的流行的源候选者是最高能量宇宙射线（$\sim100 {\rm EeV}$）的起源，如果它们主要由质子组成。它们的起源必须是在与恒星形成速率相当或更慢的时间尺度上演化的物体。这些考虑表明，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量的宇宙射线源。由于严格限制EeV能量中微子通量，AGN和新生脉冲星模型的参数空间的一个重要部分开始显得不利，即使是在最高能量的混合和重宇宙射线成分的情况下。
2016-12-15 astro-ph.HE
High energy cosmic ray self-confinement close to extragalactic sources
在地球上观测到的超高能宇宙射线很可能是在银河系外的源中加速的。对于这类源的典型光度，与离开它们的宇宙射线通量相关的电流很大。相关的等离子体不稳定性产生了可以有效地散射粒子的磁波动。我们认为，这种现象迫使宇宙射线在源附近的能量$E<E_{\rm cut}$，其中$E_{\rm cut}\approx 10^{7} L_{44}^{2/3}$ GeV的低背景磁场（$B_{0}\ll nG$）的自我限制。对于较大的$B_{0}$值，宇宙射线被限制在能量为$E<E_{\rm cut}\approx 2\times 10^{8} λ_{10} L_{44}^{1/4} B_{-10}^{1/2}$ GeV的源附近，其中$B_{-10}$是以$0.1$ nG为单位的场，$λ_{10}$是以10 Mpc为单位的相干长度，$L_{44}$是以$10^{44}$ erg/s为单位的源光度。
2015-08-12 astro-ph.HE
