UHECR mass composition at highest energies from anisotropy of their arrival directions
本文提出了一种新的方法，用于从超高能宇宙线（UHECR）的到达方向的分布估计它们的质量组成。该方法采用了测试统计量（TS）的基础上的特征偏转的UHECR事件相对于发光物质在本地宇宙的分布。模拟UHECR集逼真的模拟，我们表明，这个TS是强大的银河系和非极端的河外磁场的存在下，敏感的事件在一组的质量组成。这使得人们能够通过将所讨论的组成模型的TS分布与数据TS进行比较来约束UHECR质量组成，并且区分不同的组成模型。虽然该方法的统计功效在一定程度上取决于MF参数，但这种依赖性随着统计的增长而降低。即使在GZK能量下，该方法也表现出良好的性能，其中用传统方法估计UHCER质量组成是复杂的，统计量低。
2021-04-26 astro-ph.HE
Simulations for a next-generation UHECR observatory
我们探讨了未来的超高能宇宙射线（UHECR）实验的潜力，该实验能够克服低统计的限制，以检测UHECR到达方向的各向异性。我们专注于未来仪器的较低能量范围（E > 50 EeV），其中，如果UHECR源数密度不是太低，那么源的数量应该足够多，以在天空中留下聚类模式，从而可能在UHECR到达方向上。在这些限制下，各向异性信号应该由大尺度结构中天体物理源本身的聚集而不是单个源周围事件的聚集所支配。我们研究了不同的天体物理模型之间的统计歧视，我们参数化的数密度的UHECR源，相对于星系分布的UHECR加速器的可能的偏见，和未知的部分UHECR已被偏转大角度的潜力。我们表明，数量级的统计增加将允许区分各种天体物理模型，提供了一个子样本的轻元素可以被提取，它代表至少~70%的整体通量，敏感的UHECR源数密度。即使没有组成的知识，在99.7%水平的各向异性应该是可检测的，当检测到的事件的数量超过2000超过50 EeV，只要组成是质子为主，和UHECR源的数量密度是相对较高的。如果UHECR源相对于星系分布有很强的偏置，例如星系团，一旦探测到的事件数量超过1000，如果最高能量的质子分数为~60%或更高，则99.7%的各向异性应该是可探测的。
2015-01-27 astro-ph.HE
Isotropy constraints on powerful sources of ultrahigh-energy cosmic rays at $10^{19}$ eV
数值计算了强源产生的超高能宇宙射线（UHECR）到达方向分布的各向异性。我们表明，考虑到银河系磁场，在$\approx 10^{19}$电子伏特的显着各向异性的非检测目前和未来的实验施加一般上限UHECR质子光度稳定源源的函数的红移。上限限制了在局部宇宙中典型稳定源的存在，并限制了$10^{19}$ eV UHECR源的局部密度为$\gtrsim 10^{-3}$ Mpc $^{-3},$，假设平均星系际磁场小于$10^{-9}$ G。该各向同性比在最高能量下测量的更强，可以指示UHECR的瞬态生成。我们的各向异性计算适用于极端高频率峰值BL Lac对象1 ES 0229+200，1 ES 1101-232，和1 ES 0347-121，测试的UHECR诱导级联模型，其中束UHECR质子产生TeV的辐射在运输从源。虽然源周围的磁场结构影响耀变体所需的绝对宇宙射线光度，但银河系周围的磁场结构直接影响观测到的各向异性。如果这两个磁场都足够弱，那么皮埃尔·俄歇天文台应该可以探测到这些耀变体的明显的UHECR各向异性，除非UHECR质子的最大能量远低于$10^{19}$ eV。此外，如果这些是高于$10^{19}$ eV的UHECR的来源，则需要银河系周围的局部磁结构来解释在$\sim 10^{19}$ eV处观察到的各向同性，这可能与UHECR诱导的级联模型在合理的喷流功率下工作的所有星…
2015-12-09 astro-ph.HE
Anisotropy signal of UHECRs from a structured magnetized Universe
本研究利用局域宇宙磁化模拟追踪8 EeV以上UHECR传播，结合JF12银河系磁场分析角功率谱与低阶多极矩，发现源分布比EGMF更影响各向异性，且模型四极矩普遍过强。
2025-06-11 astro-ph.HE
Radioactivity and fragmentation of UHECR: Correlating gamma anisotropy and neutrino PeV events
UHECR（超高能宇宙射线）被认为是质子，直线飞行，并受到GZK（CMB辐射不透明度）的限制。奥格在2007年提出，这种早期的UHECR各向异性与预见的超银河系平面是相容的，而HIRES和奥格都证实了光谱中明显的GZK截止。然而，自2007年以来，相同的AUGER成分有利于原子核（而不是核子）。最近在UHECR图中没有窄角聚集，因为它应该是预期的质子，沿着最近的室女座星系团的事件失踪，UHECR沿着Cen A的广泛传播（近16度角）与第一个质子-UHECR俄歇的理解不一致。自2008年以来，我们一直在为Cen A密集区提供轻核角色。然而，ICECUBE的TeV中微子集群或各向异性的情况下，它的光谱陡化主要有利于一个执政的大气中微子噪声高达几十TeV。然而，最近的两个PeV中微子事件，不能容易地共存或外推与这样的大气统治的情况下，或与GZK（无论是核子或核）的次级预期的光谱。最后，ARGO-MILAGRO-ICECUBE映象中的几十个TeV γ各向异性很难与已知的强子源联系起来。我们想象这样的各向异性由扩散的伽马射线控制，沿着UHECR弯曲和飞行发光：放射性GRB-SGRs-jet中的（Ni，Co，Al，D，中子）轻、重UHECR核在飞行中散射或衰变时，可能会在天空中绘画（由伽马，电子和中微子第二）他们的轨迹和弯曲，连接UHECR传播事件与TeV各向异性，也提供了一个非常现实的来源，…
2013-12-26 astro-ph.HE hep-ph
On the anisotropy in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays
我们提出的结果，详细的超高能宇宙射线（UHECR），这是基于一个现实的天体物理场景的传播四维模拟。UHECR的到达方向的分布被发现有一个明显的偶极各向异性和相当弱的高阶贡献的角功率谱。这一发现与皮埃尔俄歇天文台最近观测到的到达能量超过8 EeV的UHECR偶极各向异性相一致，并构成了对其他能量范围和高阶角贡献的重要预测，而这些能量范围和高阶角贡献还没有足够的实验数据。由于我们的天体物理方案能够实现与现有数据完全一致的模拟，因此该方案将成为未来相关研究的非常有用的基础。
2017-10-16 astro-ph.HE
A Study on Anisotropy in the Arrival Directions of Ultra-High-Energy Cosmic Rays Observed by Pierre Auger Observatory
利用点源相关角距离分布，研究了PAO超高频电磁波到达方向的各向异性。结果表明，各向异性的特点是一个突出的过剩区和一个空洞区。过剩区位于半人马座A方向附近，支持半人马座A是一个有前途的UHECR源。南极方向附近的空隙区域可用于限制漫射各向同性背景贡献。
2012-12-28 astro-ph.HE
What can be learnt from UHECR anisotropies observations? Paper I : large-scale anisotropies and composition features
我们调查的影响，目前的大规模各向异性的数据，并检查在何种程度上可以用来约束的起源UHECRs和天体物理参数的源场景。我们讨论的可能性，观察相关的各向异性的组合物，分离不同的核组件的潜在好处和利益，观察UHECR天空与更大的曝光未来的天文台。我们模拟UHECR的天空地图，满足目前的观测约束的各种天体物理方案，考虑到能量损失的UHE质子和原子核和他们的偏转干预磁场。我们调查的情况下，UHECR源分布如下的星系，不同的源成分和光谱，源密度和磁场模型。我们采用类似的分析所使用的俄歇协作。我们发现：i）在我们的假设范围内，再现观测到的偶极子各向异性及其能量演化相对容易; ii）可以通过对天体物理参数的不同假设集获得这种一致性，因此在现阶段，对于UHECR源情景并没有很大的限制; iii）偶极子的实际重建方向在基本上所有研究的情况下都显得不自然，并挑战了他们对源分布或假设的磁场配置的主要假设，特别是在银河系中; iv）除质子外，GZK视界强烈降低的能量范围是对每个给定核素进行各向异性搜索的关键目标; v）在我们的模型中自然预期的成分各向异性不太可能解释Auger最近报道的成分各向异性，除非观察到的振幅是本质上较弱的信号的强正统计波动。
2021-10-20 astro-ph.HE
Mass Composition Working Group Report at UHECR-2012
我们提出了一个总结的质量敏感参数的测量在最高的宇宙线能量所做的几个实验。作为能量函数的Xmax分布已经通过HiRes、TA和俄歇实验用荧光望远镜和雅库茨克的切伦科夫光探测器测量。也<Xmax><lnA>可以使用地面探测器（如μ子和水切伦科夫探测器）推断出平均质量（）。我们讨论了不同的数据分析阐述了每个合作，以提取相关信息。特别注意的是在荧光检测器测量的数据分析中使用的不同方法，以考虑到检测器的偏差。我们对每个分析的稳定性和性能进行了仔细的分析。将比较不同实验的结果，并量化差异或一致性。
2013-06-19 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
2022 report from the Auger-TA working group on UHECR arrival directions
Auger-TA工作组利用最新数据联合搜索UHECR到达方向的大尺度各向异性及与近邻星暴星系和2MRS星表的相关性，发现UHECR到达方向与星暴星系位置存在4.7σ显著相关性。
2023-02-09 astro-ph.HE
Report from the Multi-Messenger Working Group at UHECR-2014 Conference
IceCube、Pierre Auger和望远镜阵列合作组织最近报告了关于中性粒子（中子、光子和中微子）的结果，这些结果补充了对超高能带电初级宇宙射线的测量。这些信使之间的互补性和它们之间的检测概述。他们的搜索的当前状态进行审查，并进行现有结果之间的互相关分析。对光子和中微子探测的前景也作了展望。
2015-11-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of Anisotropy and Search for UHECR Sources
超高能宇宙射线（UHECR）是粒子，可能是质子和/或原子核，能量高达$10^{20}$ eV，通过它们在大气中产生的巨大空气簇射观察到。这些粒子携带着宇宙中最极端现象的信息。在这些能量下，即使是带电粒子也可以具有足够的磁刚性，以跟踪甚至直接指向它们在天空中的原始位置。因此，UHECR各向异性的发现意味着打开了一扇全新的宇宙之窗。随着新一代宇宙射线实验-南半球的皮埃尔·俄歇天文台和北半球的望远镜阵列-的建造和运行，对这些迄今探测到的最高能粒子的研究在统计数据和数据质量方面都有了飞跃，从而使寻找其来源的灵敏度大大提高。在这篇综述中，我们总结了各向异性的搜索和努力，以确定已进行使用这些新的数据的UHECR的来源。
2017-02-23 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on UHECR sources and extragalactic magnetic fields from directional anisotropies
本文利用超高能宇宙线到达方向的偶极各向异性幅度和小尺度各向异性上限，结合 Cosmic Flows 2 密度分布及精确传播模型，约束河外磁场强度和 UHECR 源密度或事件率，并发现源密度相对物质分布几乎无偏置。
2024-04-29 astro-ph.HE
Propagation of UHECRs in the local Universe and origin of cosmic magnetic fields
我们模拟宇宙射线的传播在超高能量，$\gtrsim 10^{18}$电子伏特，在模型的河外磁场在本地宇宙的约束模拟。我们调查的影响，不同的磁成因的情况下，无论是原始的和天体物理的，对宇宙射线的传播。我们的研究表明，不同的情况下的磁不具有各向异性测量的影响很大。附近源的分布在非常高的能量下引起各向异性，与磁场模型无关。我们将我们的结果与皮埃尔俄歇天文台测量的偶极信号进行比较。我们所有的模型都可以再现所观察到的偶极振幅与纯铁注入组合物。这是由于次级核在附近重核源方向上的聚集。光注入组合物由于在4 - 8 EeV的能量下未观察到各向异性而不利。
2019-02-02 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
Anisotropy expectations for ultra-high-energy cosmic rays with future high statistics experiments
UHECR由于其具有挑战性的高能量以及其在宇宙中最具能量的来源中约束物理过程和天体物理参数的潜在价值而吸引了很多关注。目前的探测器未能探测到显著的各向异性，而这些各向异性本来是可以用来识别震源的。关于UHECR成分的一些迹象表明，在最高能量下可能会变得更重，甚至质疑这样一个目标能否很快实现。我们调查了新一代探测器的潜在价值，具有10倍的曝光量，以克服目前的情况，并在各向异性的检测，从而在UHECR的研究取得重大进展。我们以JEM-EUSO的预期性能为例，假设全天空覆盖均匀，总曝光量为300，000平方公里。我们模拟现实的UHECR天空地图的广泛的可能的天体物理的情况下允许的电流约束，考虑到能量损失和光解的UHECR，以及它们的偏转磁场。这些天空图，建立了预期的统计JEM-EUSO以及目前的俄歇统计，作为参考，从他们的内在各向异性的角度进行了分析，使用两点关联函数。统计研究所产生的各向异性进行每个天体物理的情况下，不同的UHECR源的组成和光谱以及源密度。我们发现，显着的各向异性，预计将被检测到的下一代UHECR探测器，基本上所有的天体物理研究的情况下，并给出精确的，定量的意义，这一声明。我们的研究结果表明，一个数量级的曝光增益将作出显着的差异相比，现有的探测器。
2014-01-06 astro-ph.HE
Covering the celestial sphere at ultra-high energies
尽管银河系和河外磁场的偏转，超高能宇宙射线（UHECR）在天球的分布仍然是一个最有前途的观测，以确定其来源。由于在过去几年中探测到的大量事件，已经确定了能量高于8 EeV的大尺度各向异性，并且望远镜阵列和皮埃尔俄歇合作组织也有迹象表明在最高能量的中间角尺度（约20度）上偏离各向同性。在这方面的贡献，我们映射的通量的UHECR在整个天空中的能量超出了每两个主要功能的UHECR频谱-脚踝和通量抑制-，我们得到的限制在不同的角度尺度上的两个能量制度的各向异性。特别是，全天空覆盖，使低阶多极矩的约束，而无需假设高阶多极的强度。在两个合作项目之前的努力之后，我们构建了全天空地图，说明了阵列的相对暴露和能量归一化的差异。该程序依赖于交叉校准的UHECR通量重建的赤道附近的天球赤道的两个天文台的decliter带。我们使用迄今为止在UHECR合作中共享的最大数据集，在10 EeV和50 EeV以上的能量下呈现全天空地图。我们报告利用全天空覆盖的各向异性搜索，并讨论可能的限制UHECR源的分布。
2019-05-10 astro-ph.HE
A search for anisotropy in the arrival directions of ultra high energy cosmic rays recorded at the Pierre Auger Observatory
皮埃尔·俄歇天文台对宇宙射线到达方向的观测先前已经利用超高能宇宙射线（UHECR）与从Veron-Cetty Veron目录中提取的天体的相关性提供了在99% CL处各向异性的证据。在本文中，我们报告使用三个目录独立的方法来搜索各向异性。2 pt-L，2 pt+和3 pt的方法，每个给一个不同的措施，自聚集在到达方向，模拟宇宙射线数据集进行了测试，研究样本大小和磁拖尾对其结果的影响，占角和能量分辨率。如果UHECR的源遵循与本地宇宙中的普通星系相同的大尺度结构，并且如果UHECR偏转不超过几度，则模拟图的研究表明，这三种方法可以有效地响应所产生的各向异性，P值= 1.0%或更小，数据集少至100个事件。使用2004年1月1日至2010年7月31日的数据，我们检查了20，30，...，110个最高能量事件，对应的最小能量阈值约为49.3EeV。对于最高的100个能量事件，使用2 pt-L方法测得的最小P值为13.5%，使用2 pt+方法测得的最小P值为1.0%，使用3 pt方法测得的最小P值为1.1%。鉴于对数据集进行的多次（相关）扫描，这些独立于星表的方法并没有得到最高能量宇宙射线各向异性的有力证据。
2012-10-12 astro-ph.HE
The Imprint of Large Scale Structure on the Ultra-High-Energy Cosmic Ray Sky
超高能宇宙射线（UHECR）是来自太空的原子核，其能量远远高于任何其他粒子。它们的起源和化学成分仍然是个谜。正如我们在这里所展示的，皮埃尔俄歇天文台观测到的大角度和中等角度尺度的各向异性是理解UHECR起源的有力工具。在不指定任何特定产生机制的情况下，仅假设源分布遵循局域宇宙的物质分布，在考虑传播过程中能量损失的影响后，得到了在能量高于$8 \times 10^{18}$ eV时偶极子各向异性的大小、方向和能量依赖性的良好解释（“GZK视界”）、河外磁场中的扩散和银河系磁场（GMF）中的偏转。这是实现利用UHECR各向异性来约束UHECR成分和磁场的长期希望的重要一步。在这种情况下，观察到的偶极各向异性与纯质子组合物不相容。通过更精确地处理能量损失，应该可以进一步限制宇宙射线的组成和河外磁场的性质，自洽地改进GMF模型，并可能暴露单个UHECR源。
2021-05-17 astro-ph.HE
How can we explain last UHERC anisotropies?
我们考虑了最近的结果UHECR（超高能宇宙线），集群，组成，在天空中的分布，从几个EeV的能量与偶极各向异性的最高的。自2008年以来，我们已经提出，我们在这里再次确认，40至70 EeV的UHECR主要是由光和最轻的核产生的。室女座的显著缺失和少数位于附近的河外源，如CenA，NG 253，M82，可以通过Mpc距离内最轻的核的脆弱性和不透明度来很好地理解。我们还评论了一些银河系的UHECR源在10 EeV的作用，可能是部分饲料俄歇偶极UHECR各向异性。最近在银河系平面外和沿银河系平面的最轻和最重的核的UHECR光谱组成的各向异性，也可能是我们之前的主张（2012）的第一个确认。最重和最有活力的UHECR星系核与主要由最轻的核控制的本地（Mpcs）河外信号的相互作用，似乎适合UHECR难题的主要部分。
2022-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: A Galactic Origin?
这表明，我们探测到的基本上所有UHECR，包括那些能量最高的，都起源于我们的银河系。结果表明，即使源的密度随银河系半径减小，也可以理解各向异性和组成。俄歇合作最近报道的向内各向异性可以理解为沿着太阳圈外的UHECR当前片漂移，正如Kumar和Eichler（2014）所预测的那样，而那些起源于太阳圈内的UHECR则在高纬度离开银河系。
2016-04-19 astro-ph.HE
On Anisotropy of Ultra-High Energy Cosmic-Rays
简要总结了我们对超高能宇宙射线（UHECR）各向异性的研究，定义了一个统计量来衡量UHECR与大尺度结构（LSS）之间的相关性。我们还在这里评论最近发表的论文Koers和Tinyakov，比较我们的统计改进KS统计。
2009-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A study of an energy-dependent anisotropy of cosmic rays beyond the GZK cut-off with deep neural networks
在这封信中，我们提出了一种方法的更新，用于分析Greisen-Zatsepin-Kuz'min截止线以上的超高能宇宙射线（UHECR）的到达方向，该方法最初是在Kalashev，Pshirkov，Zotov（2020）中开发的深度卷积神经网络。也就是说，我们引入能量作为分析中使用的另一个变量。这使我们能够考虑到存在于任何实验中的初级宇宙射线能量的固有不确定性，这在以前的研究中没有考虑到，而不会损失分类器的质量。我们提出了新的神经网络的架构，其应用程序的模拟地图的UHECR到达方向和轮廓的进一步改进的方法可能的方向的结果。
2021-05-13 astro-ph.HE
How isotropic can the UHECR flux be?
现代的超高能宇宙射线（UHECR）观测站已经收集到超过10^4个能量超过10 EeV的事件，这些事件的到达方向似乎几乎是各向同性分布的。另一方面，物质在附近宇宙中的分布--因此，据推测也是UHECR源的分布--是不均匀的。尽管宇宙磁场的偏转可能会混淆图像，但这有望在UHECR到达方向的角分布上留下印记。在这项工作中，我们定量研究这种明显的不一致。为此，我们研究的观测值敏感的UHECR源的不均匀性，但强大的不确定性磁场和UHECR的质量组成。我们表明，在一个相当独立的模型的方式，如果源分布跟踪整体的物质分布，在30 EeV以上的能量的到达方向应该表现出相当大的偶极子和四极各向异性，可检测的UHECR天文台在不久的将来。如果不是这样的话，人们将不得不认真地重新考虑目前对宇宙磁场和/或UHECR组成的理解。此外，我们表明，缺乏一个强大的四极矩超过10 EeV的电流数据已经不利于纯质子的组成，并在不久的将来的偶极子和四极矩超过60 EeV的测量将能够提供证据，在这些能量的UHECR质量组成。
2018-02-06 astro-ph.HE
Propagation of Ultra-High-Energy Cosmic Ray Nuclei in Cosmic Magnetic Fields and Implications for Anisotropy Measurements
皮埃尔俄歇天文台（PAO）的最新结果表明，能量高于$10^{19}$ eV的超高能宇宙线（UHECR）的成分可能由重核主导。一个重要的问题是，这种UHECR核的到达方向的分布是否可以表现出可观察到的各向异性或与它们的天体物理源对象的位置相关性，尽管通过干预磁场预期的强偏转。为此，我们模拟了UHECR核的传播，包括河外磁场和银河系磁场的模型。假设只有铁核稳定地从具有相等亮度的源注入，并且根据观测到的局部宇宙中的大尺度结构在空间上分布，在PAO迄今公布的事件数量下，如果UHECR源的平均数密度为$n_s >~ 10^{-6}$ Mpc $^{-3}$，并且与$n_s >~ 10^{-5}$ Mpc $^{-3}$在95%误差内与源无交叉相关一致。另一方面，在整个天空中有1000个高于$5.5 \times 10^{19}$ eV的事件，下一代实验可以揭示即使对于$n_s <~ 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$也具有超过99%概率的自相关，并且对于$n_s <~ 10^{-4}$ Mpc $^{-3}$具有超过99%概率的与源的交叉相关。此外，我们发现，半人马座A的贡献是需要重现目前观察到的超UHECR在半人马座地区。初级重核在传播过程中产生的次级质子在所有情况下都起着至关重要的作用，如果重核的最大能量足够高，那么在小角度尺度上产生的各向异性应该提供源位置的强烈暗示。
2012-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Anisotropy Studies with the Pierre Auger Observatory
利用皮埃尔俄歇天文台收集的数据，建立了置信度超过99%的超高能宇宙射线（UHECR）到达方向的各向异性信号。能量高于$\sim 6 \times 10^{19}$ eV的宇宙射线显示出与河外附近活动星系核（AGN）位置的相关性，在小于$\sim$ 100 Mpc和几度角距的源处最大。相关信号随能量的演变表明，偏离各向异性与光谱中观察到的通量抑制相吻合，因此与相关事件起源于河外源的假设一致，该源足够接近，以避免与宇宙微波背景发生重大相互作用（Greisen-Zatsepin-Kuz'min效应）。即使观测到的信号不能明确地识别活动星系核作为UHECR的生产场所，潜在的源必须以类似的方式分布。为了进一步理解相关信号的性质，进行了许多额外的统计测试。
2009-01-31 astro-ph.HE
Past, Present and Future of UHECR Observations
超高能宇宙射线（UHECR）的研究在过去的二十年中取得了很大的进展。其中包括发现了5 x 10^19 eV附近的光谱截止值和较低能量下的复杂结构，以及关于宇宙射线的组成作为能量函数的越来越精确的信息。技术上的重大改进，包括广泛的表面探测器阵列和高分辨率空气荧光探测器，有助于促进这一进展。我们讨论了该领域的现状，包括有关光谱结构的性质，与我们理解的组成相关的系统问题，以及最高能量下各向异性的新证据。我们审查的前景升级和未来的天文台，包括望远镜阵列，皮埃尔俄歇和JEM-EUSO和其他空间为基础的建议，并讨论有前途的新技术的基础上，从广泛的空气阵雨产生的UHECR无线电发射。
2017-04-04 astro-ph.HE
The high entropy of the UHECR arrival direction distribution favors a light composition
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过提出一种半解析描述方法、引入与银河磁场无关的各向异性熵度量，分析Auger数据后发现，UHECR到达方向分布的高熵支持轻成分（质子）模型，在96%置信水平下排除重核模型。
2026-08-19 astro-ph.HE
Extended clustering analyses to constrain the deflection angular scale and source density of the ultra-high-energy cosmic rays
在超高能宇宙射线（UHECR）的到达方向上搜索聚类信号是评估所调查数据集各向异性水平的标准方法。在这里，我们首先展示了如何量化的灵敏度的UHECR探测器的各向异性的检测，然后提出了一种新的方法，推动了两点自动关联函数的研究，使之能够把天体物理学上有意义的约束的有效UHECR源密度和角偏转，这些带电粒子遭受，而他们通过银河系和星系际磁场传播。我们将该方法应用于各种天体物理条件下获得的模拟数据集，并显示如何输入模型参数可以通过我们的分析估计，引入“聚类相似性”的概念（数据集之间），我们给一个精确的统计意义。我们还研究了该方法的约束能力如何受到调查中的数据集的大小，它被应用到的UHECRs的最小能量，以及有关基本源分布的先验假设的影响。我们还表明，这种方法是特别适合的数据集组成的几十到几百个事件，这对应于当前和不久的将来的观测情况在该领域的UHECRs。
2011-11-21 astro-ph.HE
The isotropy problem of Sub-ankle Ultra-high energy cosmic rays
本文研究了起源于类点源的超高能宇宙射线（UHECR）的时间相关传播。我们表明，漂移在银河系磁场（GMF）可能发挥重要作用的传播UHECR和它们的测量各向异性，特别是当运输是各向异性的。为了充分考虑UHECR源在空间和时间上的离散性，使用蒙特卡罗方法将源随机放置在银河系中。俄歇测得的低各向异性通常不是理论模型的特征，因为源的分布与恒星形成率成比例，但它可能被理解为a）由于源的离散性质而产生的不连续性效应，或者，在极端参数下，b）沿着电流片的漂移电流与向外的径向扩散通量相抵消。我们的结论是，有可能解释银河系踝下CR通量完全是由于间歇性离散的银河系源分布成比例的恒星形成，但只有大约35%的概率，其中光谱是符合观测约30%的时间。低各向异性的另一种解释可能是它们大多是河外星系和/或重星系。
2013-11-05 astro-ph.HE
Can we reconcile the TA excess and hotspot with Auger observations?
与俄歇谱相比，望远镜阵列（TA）显示了一个20 $^{\circ}$热点以及超过50 EeV的超高电子回旋共振。我们认为，无论是TA过剩和热点的可能性是由于在北方天空中的一个占主导地位的来源。我们进行了详细的模拟UHECR传播的星系际介质和银河系，使用不同的值的星系际磁场。我们认为两个一般类的来源：瞬态和稳定，采用混合UHECR组成，是一致的俄歇发现的。源的空间位置是随机抽取的。我们生成的螺旋钻和TA一样的数据集，我们确定的频谱，天空图和各向异性的水平。我们发现，虽然稳定的源有利于瞬态，它是不可能占所有目前可用的观测数据。虽然我们相当好地再现了绝大多数模拟数据集的俄歇谱，但大多数模拟数据集的谱与TA的谱兼容（最多百分之几，取决于测试的密度模型），显示出比观察到的各向异性强得多的各向异性。我们发现，在罕见的情况下，其中的频谱和各向异性是一致的，需要一个稳定的源在$\sim 10$ Mpc，占通量过剩，和一个强大的河外磁场$\sim 10$ nG，以减少过度的各向异性。
2017-01-26 astro-ph.HE
Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Composition from the Distribution of Arrival Directions
超高能宇宙射线（UHECR）的来源一直难以捕捉。最近指出，虽然UHECR质子源呈现出随着能量的增加而变得更密集和压缩的各向异性模式，但核发射源产生了cepa stratis（洋葱状）结构，其层随着能量的增加而变得更远离源位置。核加速器产生的热斑的特殊形状是由传播过程中的能量损失和银河系磁场（GMF）偏转之间的竞争控制的。在这里，我们运行一个全面的模拟研究，以准确地描述在GMF的UHECR核的偏转。我们发现，虽然cepa stratis结构提供了一个全球性的描述所产生的各向异性图案的UHECR核途中到地球，热点被拉长，这取决于它们在天空中的位置，由于GMF的规则结构。我们证明，在高能量端的频谱，如一个要收集的NASA的POEMMA任务，高统计样本的热点轮廓的能量依赖性可以成为一个有用的观察，以确定核组成的UHECR。这种新的方法来确定粒子种类的性质是补充那些使用广泛的空气淋浴可观的，因此是不受强子相互作用模型的大系统的不确定性。
2018-12-26 astro-ph.HE
Analysing Ultra High Energy Cosmic Rays' Anisotropy in $\boldsymbol{f(R, T)}$ Gravity Theory
本文通过参数化磁场与源距离，比较两个 $f(R,T)$ 引力模型和 $Λ$CDM 模型对 UHECRs 扩散各向异性的拟合，发现 $f(R,T)$ 模型给出更低振幅、更高各向同性。
2025-08-31 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
Can we reconcile the TA excess and hotspot with Auger observations?
与俄歇谱相比，望远镜阵列（TA）显示了一个20 $^{\circ}$热点以及超过50 EeV的超高电子回旋共振。我们认为，无论是TA过剩和热点的可能性是由于在北方天空中的一个占主导地位的来源。我们进行了详细的模拟UHECR传播的星系际介质和银河系，使用不同的值的星系际磁场。我们认为两个一般类的来源：瞬态和稳定，采用混合UHECR组成，是一致的俄歇发现的。源的空间位置是随机抽取的。我们生成的螺旋钻和TA一样的数据集，我们确定的频谱，天空图和各向异性的水平。我们发现，虽然稳定的源有利于瞬态，它是不可能占所有目前可用的观测数据。虽然我们相当好地再现了绝大多数模拟数据集的俄歇谱，但大多数模拟数据集的谱与TA的谱兼容（最多百分之几，取决于测试的密度模型），显示出比观察到的各向异性强得多的各向异性。我们发现，在罕见的情况下，其中的频谱和各向异性是一致的，需要一个稳定的源在$\sim 10$ Mpc，占通量过剩，和一个强大的河外磁场$\sim 10$ nG，以减少过度的各向异性。
2017-08-16 astro-ph.HE
Temporal Invariance Is an Illusion: Time-Dependent Influences of the Galactic Magnetic Field on UHECR Observations
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本研究利用CRPropa 3.2模拟，发现银河磁场引起的时延（可达数十万年）显著改变超高能宇宙射线的能谱、成分和到达方向，并解释观测到的谱折，无需依赖源加速限制。
2026-09-30 astro-ph.HE
Open Questions in Cosmic-Ray Research at Ultrahigh Energies
我们回顾了超高能宇宙射线（UHECR）研究进展的开放问题和前景，基于2018年“高能宇宙：伽马射线，中微子和宇宙射线天文学”MIAPP研讨会期间发生的一系列讨论。具体而言，我们概述了关于大部分UHECR的起源，UHECR质量组成，宇宙射线光谱末端的起源，从银河到河外宇宙射线的过渡，磁场对UHECR轨迹的影响，特定天体物理场景的各向异性预期，强子相互作用，以及发现中性粒子和高能新物理的前景。我们还简要介绍了即将进行的和拟议的UHECR实验，并讨论了他们的预计科学范围。
2019-03-15 astro-ph.HE
Where are the Ultra High Energy Cosmic Ray (UHECR) originated?
我们考虑最近的结果UHECR（超高能宇宙线）的组成和它们在天空中的分布从10 EeV的能量（偶极子各向异性）到最高的UHECR能量和它们的聚类图：UHECR已被发现主要是由轻和最轻的核。我们总结了支持大多数UHECR的几个局部附近河外源的论点，如CenA，NG 253，M82。我们还评论了一些显着的银河系UHECR源可能的部分作用。最后，我们恢复了一个遗迹中微子eV质量在黑暗的热晕（击中ZeV中微子）的最终作用，以解释新的UHECR集群事件围绕一个非常遥远的宇宙活动星系核源3C 454。
2018-05-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing UHECR sources - Constraints from cosmic-ray measurements
本文综述了利用俄歇观测站和望远镜阵列的能谱、成分及各向异性测量，对超高能宇宙线源的密度、分布和性质施加约束的最新进展与未解问题。
2025-08-28 astro-ph.HE
Universal cosmic rays energy spectrum and the mass composition at the 'ankle' and above
利用俄歇天文台和望远镜阵列计划最近公布的观测数据，对超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成进行了一些推论。我们主张将UHECR通量建模为银河系和河外成分的组合，在能谱的著名特征“脚踝”处交换主导作用。我们特别强调了单个实验的能量分辨率和它引入的可能偏差。我们最终将两个大实验的数据结合到一个“世界平均”的UHECR光谱中，并使用它，通过分析广泛的空气簇射（EAS）发展最大深度的分布来找到UHECR的质量组成：银河系和河外成分。我们研究了宇宙线源在空间的分布对质量成分的依赖关系。我们提出了一些模型在文献中存在的结果。我们在UHECR的银河系附近发现了河外源亏损的证据，这与小尺度各向异性分析结果相一致。
2017-06-19 astro-ph.HE
2013-2016 review: HE Neutrino and UHECR Astronomy?
在过去的几年里，2013-2016年，ICECUBE的高能中微子事件以及AUGER和TA最后一次丰富的UHECR地图有望开启一个新的高能天文学时代。不幸的是，中微子与最佳γ X射线源之间的关联性还没有被发现，最著名的γ射线暴γ源与任何中微子事件都没有关联。在核子GZK截止区内，UHECR中预期的局域群各向异性刚刚消失。来自室女座的UHECR事件几乎不存在。能量超过200 TeV的τ中微子可能在ICECUBE中以可探测的方式通过双爆发光。在十几次事件中，ICECUBE中（还）没有出现τ中微子。最后，几十年来一直在呼吁高能中微子相关印记的GRB火球模型在TeV能量下还没有找到。这么多的缺席正在制造一个巨大的问号：是否有一个新的阅读密钥？
2017-01-31 astro-ph.HE hep-ph
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
Anisotropies of Diffusive Ultra-high Energy Cosmic Rays in $f(R)$ Gravity Theory
本研究在三种宇宙学模型下研究扩散超高能宇宙射线的偶极各向异性，发现 $f(R)$ 幂律模型预测幅度最大，$\Lambda$CDM 最小，为宇宙学与高能天体物理交叉研究提供新途径。
2024-07-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-th
Prospects of detecting a large-scale anisotropy of ultra-high-energy cosmic rays from a nearby source with the K-EUSO orbital telescope
KLYPVE-EUSO（K-EUSO）是计划中的超高能宇宙射线轨道探测器，将部署在国际空间站上。预计K-EUSO在天球上的照射量是均匀的，在两年的飞行任务中，在57 EeV以上的能量下记录120至500个UHECR。我们采用TransportCR和CRPropa 3软件包来估计用K-EUSO探测来自附近源的超高能宇宙射线的大尺度各向异性的前景。附近的活动星系核半人马座A、M82、NGC 253、M87和天炉座A被认为是UHECR的可能来源。为了确定性，选择了Kachelriess、Kalashev、Ostapchenko和Semikoz（2017）提出的河外宇宙射线和中微子的极小模型。我们证明，观察$\gtrsim300$事件将允许检测一个大规模的各向异性提供的分数从源事件是$\simeq$ 10- 15%，取决于一个特定的源具有高的置信水平。阈值分数随着样本量的增加而减小。我们还讨论了如果一个overdensity起源于附近的源可以观察到在脚踝周围的情况下，发现一个类似的各向异性超过57 EeV。结果是通用的，并为其他未来的实验与均匀曝光的天球。
2019-08-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Acceleration of ultra-high-energy cosmic rays in the kiloparsec-scale jets of nearby radio galaxies
本文以半人马座A为例，通过高分辨率相对论磁流体动力学与测试粒子模拟，研究射电星系千秒差距尺度喷流湍流鞘层中的超高能宇宙线加速，发现其可接近理论最大加速效率，并能解释观测到的偶极各向异性和能谱截断。
2024-11-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the astrophysical origin of cosmic rays: Constraining the Ultra-High-Energy Cosmic Ray Horizon through Nearby Galaxy Distributions
Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE), CONICET, Observatorio Astronómico de Córdoba（理论与实验天体物理研究所（IATE），阿根廷国家科学研究委员会，科尔多瓦天文台）；Gabinete de Astronomía Extragaláctica, Departamento de Geofísica, Astronomía y Física, CONICET, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de San Juan（河外天文研究室，地球物理学、天文学与物理系，阿根廷国家科学研究委员会，理学院，圣胡安国立大学）；Observatorio Astronómico de Córdoba, UNC（科尔多瓦天文台，科尔多瓦大学）
研究超高能宇宙射线起源问题，通过构建星系样本，利用偶极比较和角交叉相关分析，考虑银河磁场偏转，发现 8 EeV 及以上 UHECR 各向异性主要由约 50 - 60 Mpc 内的源驱动，明确了其有效传播视界。
2026-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Blasts from the Past: UHECR Excesses from a Population of GRB 21009A-like Transients
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本文提出半人马座A附近UHECR过量可能源于过去GRB 221009A类事件，模拟本地群体，估计天空存在3-7个过量，并可通过奥格天文台和望远镜阵列数据检验。
2026-10-06 astro-ph.HE
UHECR Signatures and Sources
Rome University “La Sapienza”（罗马大学）；MIFP, Rome, Italy（MIFP）；National University of Oil and Gas «Gubkin University»（国立石油天然气大学古布金大学）；Institute of Physics, Southern Federal University（南联邦大学物理研究所）
研究揭示超高能宇宙射线由最轻核构成，通过局部源和AGN等信号叠加，解释了双极各向异性及簇分布特征。
2023-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Deflections of UHECRs in the Galactic magnetic field
我们报告了第一个全面的、高分辨率的UHECR偏转研究的结果，该研究使用了银河系磁场的现实模型，并扩展到足够低的刚度（R = E/Z = 10^18 V），以描述UHE能量范围内的Fe或皮埃尔·俄歇合作组织在所观察到的偶极各向异性能量下报告的混合成分。我们使用既有大尺度相干分量又有结构随机分量的Jansson-Farrar（JF 12）模型，确定了15个刚度从10^18.0到10^20.0 V，L_coh = 30 pc和100 pc的挠度。我们检查的灵敏度UHECR偏转特定实现的随机场，为3个刚度值。对于所研究的每个刚度和场模型，通过反演给定刚度的> 5 x 10^7各向同性反CR的轨迹，可以确定任意源方向的UHECR到达方向分布。我们提出的天空图和表表征的到达方向，为代表性的1度源。除了高刚度，多重图像的模式是非常复杂的，强烈地依赖于相干长度和源方向。对于几乎所有的源，当刚度低于10 EV时，平均偏转迅速增长，并且偏转通常大于90 °。放大和缩小可以在几乎所有的刚性很强，并与源方向显着变化。银河系中心以南和后面的河外天球的大部分在10 EV以下的UHECR中无法看到。对于某些源方向和刚度，单独用相干场获得的偏转图案可能与用完整场模型获得的偏转图案显著不同，甚至关于质心的位置。多个图像，有时非常广泛地分离，对于小相干长度是常见的，特别是对于低刚性。
2017-11-07 astro-ph.HE
A Search for Correlation of Ultra-High Energy Cosmic Rays with IRAS-PSCz and 2MASS-6dF Galaxies
研究了皮埃尔俄歇天文台（PAO）观测到的69条能量超过55 EeV的超高能宇宙射线（UHECR）的到达方向。我们调查是否UHECRs表现出预期的各向异性信号，如果初级粒子是质子，起源于星系在当地的宇宙，或在与这些星系相关的来源。我们交叉相关的UHECR到达方向与IRAS-PSCz和2 MASS-6dF星系的位置，考虑到粒子的能量损失在传播过程中。这是第一次使用6dF调查来寻找UHECR的来源，也是第一次使用PSCz调查来研究全部69个PAO事件。当与PSCz（6dF）互相关时，观察到的PAO UHECR的互相关信号大于来自各向同性分布的94%（98%）的实现。另一方面，如果两次调查中的超高频共振起源于星系，则观察到的互相关信号低于85%的实现预期。如果UHECR被干预磁场随机偏转5度或更多，则观察到的互相关信号确实超过预期的50%的实现。我们提出了一种新的方法来分析预期的各向异性信号，通过将预测的UHECR源分布划分为相等的预测通量径向壳，这可以帮助定位和约束UHECR源的属性。我们发现，69 PAO事件是一致的，在最近的三个壳，我们定义的各向同性，而有微弱的证据与预测的源分布在两个更遥远的壳，其中星系分布是各向异性较小的相关性。
2013-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Local Deflection Patterns of Ultra-high Energy Cosmic Rays using the Principal Axes of the Directional Energy Distribution
从银河系和河外磁场的偏转中，可以预期超高能宇宙射线（UHECR）到达方向上的能量相关结构。我们建议这些结构的特点，在天空中选定的区域沿主轴的能量准直的强度。虽然准直的强度是UHECR到达分布的各向异性的指标，但主系统的方向包含有关UHECR偏转方向的信息。我们讨论的方法，并提出预期的极限强度的偏转和密度的来源，使用模拟的情况下UHECR质子传播。
2013-07-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Ultra High Energy Cosmic Rays
本文综述了超高能宇宙线（UHECR）的能量特征、观测进展与起源约束，指出重核成分、偶极各向异性及光度密度等关键发现，并探讨了结合最高能事件与多信使天文学破解其起源之谜的前景。
2025-05-28 astro-ph.HE
