Small-scale anisotropies of cosmic rays from relative diffusion
多TeV宇宙射线的到达方向在小角尺度上表现出明显的各向异性。有人认为，这种小尺度结构反映了局部的，湍流磁场在全球偶极子各向异性的存在下，宇宙射线的扩散所确定的。这种效应类似于宇宙微波背景温度涨落的弱引力透镜效应。我们发现，在这个设置中的非平凡的功率谱可以与相对扩散的属性，我们研究的收敛角功率谱的稳态作为回溯时间的函数。我们还确定了稳态解的分析方法的基础上修改的BGK的anasterian。对小尺度各向异性的产生进行严格的数学处理，将有助于通过宇宙射线各向异性揭示局部磁场的结构。
2015-11-30 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
Anisotropies of different mass compositions of cosmic rays
宇宙线核在$\sim 200$ GV以上的光谱硬化和10 T附近的软化、PeV附近的全粒子谱的拐点以及100 TeV附近大尺度各向异性的振幅和相位的变化，表明了银河系宇宙射线起源和输运的复杂性。已经表明，附近的源（S）是最有可能的光谱和各向异性的这种光谱特征的原因。在这项工作中，我们研究了不同质量组成（或质量群）的宇宙射线在这个邻近源模型中的各向异性特征。我们表明，即使来自附近源分量的光谱特征与来自例如，远源的总体，各向异性特征更显着被识别。通过DAMPE和HERD等空间实验以及LHAASO等地面实验对宇宙射线的每种质量成分（组）的各向异性进行测量，预计不久的将来将能够对这一设想进行严格检验。
2019-12-12 astro-ph.HE
Origin of Small-Scale Anisotropies in Galactic Cosmic Rays
银河系宇宙射线（CR）的到达方向是高度各向同性的。这是预期的湍流磁场在我们的银河系环境中的存在，反复散射带电的CR在传播过程中。然而，各种CR天文台已经确定了各种角度大小的弱各向异性，相对强度高达千分之一。尽管大尺度的各向异性通常由标准扩散模型预测，但小尺度各向异性的出现低至10度的角尺寸是令人惊讶的。在这篇综述中，我们总结了目前的实验情况下，大规模和小规模的各向异性。我们解决了一些问题，在比较不同的实验结果和剩余的问题，在解释所观察到的大规模各向异性。然后，我们回顾了标准的扩散图片和它的困难，在生产的小规模的各向异性。设置阶段，我们审查的各种想法和模型提出的解释小规模的各向异性。
2016-12-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Ray Small-Scale Anisotropies in Quasi-Linear Theory
宇宙射线到达方向的分布是显著的各向同性，这是它们在磁场中反复散射的结果。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经揭示了在数百TeV的10，000分之一的水平上存在小尺度结构，这在宇宙射线的典型扩散模型中是不期望的。我们跟进的建议，这些小规模的各向异性是宇宙射线流在一个特定的实现的湍流磁场在我们当地的银河系附近的几个散射长度。到目前为止，这一假设主要是通过在湍流磁场中跟踪测试粒子来进行数值研究的。对于第一次，我们提出了一个分析计算，通过微扰的方法，可以预测宇宙射线到达方向的角功率谱为一个给定的湍流模型。我们说明了这种方法的一个简单的，各向同性的湍流模型，我们发现显着的协议与数值研究的结果。
2019-11-28 astro-ph.HE hep-ph
Techniques to study cosmic ray anisotropies
这些讲座回顾了用于分析宇宙射线到达方向分布的一些技术，以及该领域的一些相关结果。
2009-02-20 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
Indication of nearby source signatures of cosmic rays from energy spectra and anisotropies
银河系宇宙射线（GCR）的起源在发现一个多世纪后仍然是一个谜。带电粒子在湍流的银河系磁场中的扩散传播使我们无法追溯到它们的加速点。然而，附近的GCR源可能会在本地测量的能量谱和到达方向的各向异性上留下印记。在这项工作中，我们提出了一个简单而自然的描述GCR的生产和传播，在一个两区盘晕扩散的情况下，与附近的源，了解最新的精确测量的能谱和各向异性的GCR。我们发现，在CREAM测量的质子和氦核的能谱以及各种实验检测到的大尺度各向异性中，都出现了一个共同的能量标度$\sim100$ TeV。这些结果表明，一个或多个本地源是非常有可能的重要贡献者GCR低于$100$ TeV。该研究为通过光谱和各向异性测量的联合努力来识别GCR源提供了一种探索。
2019-10-20 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
Small-Scale Anisotropies of Cosmic Rays from Turbulent Flow
本文在经典对流-扩散框架下证明宇宙线角功率谱直接反映星际湍流，并用柯尔莫哥洛夫谱指数和对流速度弥散近似解释了 IceCube 与 HAWC 在 TeV 能段观测到的小尺度各向异性。
2024-02-26 astro-ph.HE
Local Magnetic Turbulence and TeV-PeV Cosmic Ray Anisotropies
在~ 10^12 eV到~ 10^15 eV的能量范围内，银河宇宙线通量在大尺度上具有各向异性，振幅约为0.1%，在~ 10度到~ 30度之间的尺度上，振幅小了几倍。从银河系宇宙射线化学丰度推断的扩散系数，扩散近似预测的偶极各向异性的大小相当，但不能解释较小规模的各向异性。我们在这里证明，能量依赖的小尺度各向异性自然产生的湍流磁场内的宇宙射线散射长度的本地具体实现。我们展示了如何计算这样的各向异性，如果磁场结构在几十秒差距从地球已知。
2012-08-22 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Anisotropies: A Review
最近有关于所有能量的宇宙射线（CR）角分布的重要观测结果报告，对十年前对CR的看法提出了质疑。这些结果连同他们正在进行的解释总结在这个简短的概述文件，在第二十五届欧洲宇宙射线研讨会上提出的贡献。
2016-12-23 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
Cosmic Ray transport in mixed magnetic fields and their role on the observed anisotropies
越来越多的观测数据表明，宇宙射线表现出小尺度的各向异性（5-30度），振幅偏差在平均宇宙射线通量的0.01%-0.1%之间。从有限尺度的磁场结构到暗物质湮灭，人们提出了各种各样的模型来解释这些各向异性。在宇宙线传播中使用的标准扩散输运方法不能捕获具有有限尺度或相干磁场结构的介质中的输运物理。在这里，我们提出了一个蒙特卡罗输运方法，将其应用到一系列有限尺度磁场结构，以确定在解释所观察到的宇宙线，小尺度各向异性等领域的要求。
2021-01-19 astro-ph.HE
Explaining TeV Cosmic-Ray Anisotropies with Non-Diffusive Cosmic-Ray Propagation
约束在地球上观测到的宇宙射线数据的行为需要精确了解宇宙射线如何在星际介质中传播。星际介质不是均匀的;虽然湍流磁场在大尺度上占主导地位，但磁场的小相干区域存在于与附近星系中的粒子传播相关的尺度上。通过一个相干场的引导传播是显着不同的随机粒子扩散，可以解释在所观察到的宇宙射线的空间各向异性。我们提出了一个Monte Carlo程序来模拟宇宙粒子在真实的磁场结构中的传播。我们讨论的模型的细节，以及一些初步的研究表明，相干磁结构是重要的影响，在当地的宇宙射线传播，增加超过两个数量级的宇宙射线的通量在各向异性的位置在天空中。相干磁结构引起的特征可能是观测到的TeV宇宙线各向异性的原因。
2016-05-13 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Anisotropies of ultra-high energy cosmic ray nuclei diffusing from extragalactic sources
我们得到了从河外源附近扩散的超高能宇宙线核到达方向的偶极各向异性。我们考虑混合成分的情况下，不同的宇宙射线核被加速到相同的最大刚度，使$E<ZE_\text{max}^p$，与$Z$的原子序数和$E_\text{max}^p$的最大质子能量。我们采用了$E_\text{max}^p\simeq 6$ EeV，以便考虑踝关节上方越来越重的成分。通过蒙特卡罗模拟，我们得到了宇宙线在河外湍流场中的各向异性，以及光衰变和其他能量损失的影响。在能量为$\sim 10$ ~EeV的情况下，对于源密度和磁场的合理值，预测了5 ~ 10%的偶极各向异性。
2015-07-23 astro-ph.HE
Sensitivity of full-sky experiments to large scale cosmic ray anisotropies
与地面观测站相比，天基观测极能（$\gtrsim5\times10^{19}$ eV）宇宙射线（EECR）的两个主要优点是视野扩大和全天覆盖，在整个天空中几乎具有统一的系统。前者保证增加统计数据，而后者使天空干净的分割成球谐函数。各向异性的发现将有助于确定长期寻求的EECR的起源。我们开始调查的范围内的全天空的空间为基础的实验，如EUSO检测各向异性的极端能量的宇宙射线天空相比，地面为基础的部分天空实验，如皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列。该技术在这里解释，和模拟宇宙只有两个非零多极子，双极或四极，提出。这些模拟量化了天基全天覆盖的优势。
2015-05-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
On the upper limits for dipole anisotropies in cosmic-ray positrons
PAMELA和AMS实验报告的能量范围从10 GeV到几百GeV的宇宙射线正电子的过剩与纯粹的次级起源不一致，需要引入源项。正电子到达方向上的各向异性的存在将是它们起源的独特标志。目前的测量是一致的各向同性和限制偶极子各向异性已经建立。在这份说明中，我们回顾了这种分析的数学基础，并提供了一个一般的约束偶极子上限可实现从一个给定的事件样本。已发表的实验极限与这个界限相矛盾。
2015-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Anisotropies in GeV-TeV cosmic ray electrons and positrons
高能宇宙射线电子和正电子探测我们银河系的局部性质。事实上，电磁能量损失将GeV-TeV电子和正电子的典型传播尺度限制在几kpc。在扩散模型中，附近的和占主导地位的源可能会产生一个可观察到的偶极各向异性的宇宙线通量。我们提出了一个详细的研究的作用，从附近的源的各向异性的解释所观察到的GeV-TeV宇宙线的电子和正电子通量。我们计算预测的各向异性从已知的天体物理来源的超新星遗迹和脉冲星风星云的ATNF目录。我们的结果与Fermi-LAT、AMS-02和PAMELA实验的各向异性上限进行了比较.
2017-01-05 astro-ph.HE
Searching for All-Scale Anisotropies in the Arrival Directions of Cosmic Rays above the Ankle
皮埃尔俄歇天文台最近报告说，在8 EeV以上的宇宙射线到达方向上探测到偶极各向异性，试验后的显著性超过5.2 $σ$。这一观测结果对脚踝以上（3-5 EeV）宇宙射线候选源的分布和组成有着深远的影响。在本文中，我们寻找存在的各向异性的所有角度尺度上的公开俄歇数据。分析遵循基于可能性的重建方法，该方法自动考虑天文台的角度接受和背景速率的变化。我们在赤道平面的最佳拟合偶极各向异性的振幅为5.3 $\pm$ 1.3%，赤经角为103 $\pm$ 15度，与皮埃尔·俄歇合作组织的结果一致。我们没有发现证据的存在中型或小型各向异性。本文概述的方法非常适合于未来的分析，宇宙射线各向异性低于脚踝，宇宙射线探测表面阵列是不完全有效的，并占主导地位的系统不确定性。
2018-08-29 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Magnetically Induced Anisotropies in the Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays from Nearby Radio Galaxies
在强结构河外磁场（EGMF）模型的假设下，对超高能宇宙射线的到达方向进行了详细的模拟。离开半人马座A、室女座A和天炉座A的粒子传播到地球，模拟的各向异性信号与皮埃尔·俄歇和望远镜阵列合作组织发表的偶极子和热点进行比较。的EGMF结构上产生的事件在本地源的到达方向的优势。室女座A方向事件的缺失与EGMF引起的强烈偏离有关。证据表明，这三个来源有助于在三个检测到的热点方向的事件过多。在这里考虑的EGMF下，M82被证明对望远镜阵列天文台测量的热点没有贡献。
2021-12-04 astro-ph.HE
Anisotropies of Ultra-high Energy Cosmic Rays Dominated by a Single Source in the Presence of Deflections
这项工作提出了一个超高能宇宙射线源分布的情况下，附近的源是唯一负责的各向异性的宇宙射线的到达方向，而其余的源只贡献各向同性。一个分析方法集中在大规模的各向异性，这是由偏转的影响，在柯尔莫哥洛夫型湍流磁场，提供更一般的结果。当使用最近的皮埃尔俄歇天文台8EeV以上的角功率谱时，在小角近似的假设下，约束模型给出了一个解，其中相对于视线的均方根偏转为$α_{\rm rms} = \left(50^{+11}_{-10}\right)^\circ$，而来自单个源的相对通量为$η=0.03\pm 0.01$。此外，解决方案可以转化为约束源的距离，光度和河外磁场强度。对于半人马座A和室女星系团得到了相干长度和RMS磁场强度之间的关系：相干长度为$~\sim 100\,\mathrm{kpc}$意味着铁占主导的成分的RMS磁场强度在$1\,\mathrm{nG}$附近，质子占主导的成分的RMS磁场强度在$10\,\mathrm{nG}$以上。我们还进行了轨道模拟与我们的公开代码CRPropa表明，我们的分析模型可以作为一个很好的近似，只要在宇宙磁场的偏转可以被描述为一个随机行走。模拟结果表明，一般结构化的领域往往抑制大规模的各向异性，特别是偶极子，在较小的尺度描述的更高的多极各向异性相比。
2019-01-08 astro-ph.HE
Search for Cosmic-Ray Electron and Positron Anisotropies with Seven Years of Fermi Large Area Telescope Data
费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜自开始运行以来收集了有史以来最大的高能宇宙射线电子和正电子事件样本。宇宙射线电子或正电子到达方向上的各向异性可能是附近源存在的标志。我们使用了近七年的数据与能量超过42 GeV处理的通行证~8重建。目前的数据样本可以探测偶极各向异性下降到$10^{-3}$的水平。我们考虑到系统的影响，可以模仿真正的各向异性在这个水平上。我们提出了一个详细的研究的事件选择优化的宇宙射线电子和正电子用于各向异性搜索。由于没有显着的各向异性已被检测到在任何角度尺度上，我们提出的偶极各向异性的上限。目前的限制是迄今为止最强的探测附近的年轻和中年来源的存在。
2017-03-03 astro-ph.HE
Understanding the phase reversals of Galactic cosmic ray anisotropies
能谱和各向异性是探测宇宙射线起源的重要手段。最近的测量表明，复杂的，但非常有趣的结构存在，在类似的能量，在光谱和能量依赖的各向异性，表明这些结构的共同起源。特别有趣的现象是偶极各向异性的相位反转，这对理论建模提出了挑战。在这项工作中，第一次，我们确定，可能有一个额外的相位反转在$\sim 100$ GeV能量的偶极各向异性所指示的几个地下μ子探测器和费米卫星的第一次直接测量，符合数百个GV硬化的光谱。我们建议，这两个相位反转，连同能量演化的振幅和光谱，可以很自然地解释与附近的源重叠到扩散背景。因此，光谱和各向异性可以被理解为这个模型的标量和矢量分量，而相位的两个反转正好表征了附近源和背景之间宇宙线流的竞争。宇宙线流沿局部大尺度磁场的排列可能对宇宙线的传播起着重要但不占主导地位的调节作用。对各向异性的演变进行更精确的测量，无论是在低能量的空间探测器和高能量的空气淋浴实验的个别物种将是必不可少的，以进一步测试这一设想。
2022-12-07 astro-ph.HE
Measurements and implications of cosmic ray anisotropies from TeV to trans-EeV energies
最近报告了关于所有能量的宇宙射线角分布的重要观测结果，对十年前对宇宙射线的看法提出了质疑。这些结果连同他们正在进行的解释总结在这篇评论文章中，涵盖了大规模和小规模的各向异性TeV能量的最高的。虽然银河系中的磁场长期以来一直被认为是一个外部数据印记准随机行走的粒子，从而塑造银河宇宙射线的角分布通过诱导的平均密度梯度，信息包含在TeV-PeV的能量范围内的角分布今天出现作为一个有前途的工具来推断局部磁场环境的一些属性。在最高能量下，最近已经通过观测确定了粒子的河外起源。虽然到目前为止还没有发现超高能宇宙射线的离散源，但围绕着附近河外天体的绞索正在收紧，并讨论了一些前景。
2018-08-12 astro-ph.HE
Cosmic ray transport and anisotropies
我们发现，在~10 TeV的大尺度宇宙线各向异性可以解释由一个修改后的康普顿-得到的旧超新星遗迹的磁化流场的效果。这种方法提出了一个最佳的能量尺度检测的各向异性。两个关键的假设是，传播是基于湍流遵循柯尔莫哥洛夫定律和宇宙射线的相互作用是由运输通过恒星风的爆炸恒星。一个预测是，由于速度场的不完全采样，在较低能量处的振幅较小，并且由于拖尾，在较大能量处的振幅也较小。
2012-06-05 astro-ph.HE
Searches for Cosmic-Ray Electron Anisotropies with the Fermi Large Area Telescope
\textit{Fermi}卫星上的大面积望远镜（\textit{Fermi} -LAT）在运行的第一年中探测到160多万个能量超过60 GeV的宇宙射线电子/正电子。这些事件的到达方向进行了搜索的各向异性的角度尺度从$\sim$ 10 $^\circ$延伸到90 $^\circ$，并从60 GeV延伸到480 GeV的最小能量。使用两种独立的技术来搜索各向异性，均导致无效结果。各向异性程度的上限取决于分析的能量范围和各向异性的角度尺度。偶极各向异性的上限范围为$\sim0.5%$至$\sim10%$。
2011-01-10 astro-ph.HE
Large-Scale Distribution of Arrival Directions of Cosmic Rays Detected at the Pierre Auger Observatory Above $10~$PeV
本文介绍了皮埃尔俄歇天文台在$\simeq 10 $ PeV以上探测到的宇宙射线到达方向分布的大尺度各向异性。虽然目前还没有发现明显的各向同性偏差，但一些测量结果表明，未来的数据将在很宽的能量范围内为大尺度的各向异性提供线索。这些各向异性的振幅太小，无法在当前统计中显著观察到。假设宇宙线的各向异性是占主导地位的偶极和四极矩在EeV的能量范围内，目前的上限对它们的振幅的一些后果。
2014-03-25 astro-ph.HE
Cosmic ray transport and anisotropies to high energies
介绍了一个模型，在该模型中，银河磁场在耗散长度尺度以外的不规则谱首先是小尺度下的Kolmogorov谱$k^{-5/3}$（以$k$为波数）$λ\, = \, 2 π/k$，然后是饱和谱$k^{-1}$，最后是激波主导谱$k^{-2}$（主要在宇宙线盘外的晕/风中）.在各向同性近似下，这样的模型与星际介质（ISM）数据是一致的。利用这个模型讨论了银河系宇宙线（GCR）谱，以及河外超高能宇宙射线（UHECR）的化学丰度和各向异性。UHECR可能包括来自许多射电星系的质子成分，这些星系在远距离上被整合，在3 EeV以下就可以看到。
2015-11-13 astro-ph.HE
Sensitivity of orbiting JEM-EUSO to large-scale cosmic-ray anisotropies
空间观测极能（$\gtrsim 10^{19}$ ~eV）宇宙射线（EECR）相对于地面观测站的两个主要优点是视野扩大，以及轨道观测站几乎具有统一的系统性，覆盖全天。前者保证增加统计，而后者使天空分割成球面谐波。我们已经开始使用球谐技术研究\J \在极能宇宙线天图中对势各向异性的影响。该技术在这里解释，并提出了模拟。各向异性的发现将有助于确定长期寻求的EECR的起源。
2014-01-22 astro-ph.HE astro-ph.IM
Anisotropies in the cosmic radiation observed with ARGO-YBJ
通过测量宇宙射线到达方向的各向异性，可以提供有关其起源和传播机制的重要信息。本文报道了在不同角尺度上对各向异性区的观测结果。特别地，在$\sim10^{\circ}$和$\sim30^{\circ}$之间尺度上的可能的各向异性的观察可以是对带电宇宙射线传播通过的磁场的未知特征的存在的推测以及对附近源对宇宙射线的总通量的潜在贡献的关键检测。在整个天空区域$195^{\circ}\leq$ R.A.有新的较弱的几度过度的证据。还报告了$\leq 315^{\circ}$。
2011-12-11 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.space-ph
Convection Anisotropies of Cosmic Rays in Highly Magnetized Plasma
本文将宇宙线湍流对流模型扩展至各向异性扩散，发现统计各向同性被打破但角功率谱形状保持不变，可用 Kolmogorov 定律解释 TeV 宇宙线小尺度各向异性。
2025-06-25 astro-ph.HE
Cosmic Ray Small Scale Anisotropies in Slab Turbulence
在宇宙线输运的标准图像中，带电宇宙射线通过湍流磁场的传播被描述为宇宙射线在磁场湍流上散射的随机行走。这与高度各向同性的宇宙射线到达方向非常一致，因为这种扩散过程有效地使宇宙射线分布各向同性。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经观察到了从各向同性到非常小的角尺度的显着偏差。这与宇宙射线传播的标准图像有很大的矛盾。虽然大尺度多极子自然出现，例如由于地球相对于各向同性宇宙射线分布的运动，但没有直观的机制来解释在较小角度尺度下观察到的各向异性。通过放松准线性理论的标准假设之一，并明确地处理来自不同方向的宇宙射线通量之间的相关性，我们表明，粒子通过湍流磁场传播也可以预期更高的多极。我们提出了第一个分析计算的角功率谱假设的物理动机模型的磁场湍流，并找到良好的协议与数值模拟。
2021-07-07 astro-ph.HE
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Spectrum and anisotropies of Galactic cosmic rays: a laboratory for magnetic fields
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
通过研究银河宇宙射线的谱和各向异性，揭示磁暴结构的未知领域，并为未来研究提供新视角。
2025-12-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Strangelets and the TeV-PeV cosmic-ray anisotropies
几个实验（例如，Milagro和IceCube）已经报道了在TeV到PeV能量范围内银河宇宙射线到达方向分布中存在显著过量的区域。在这里，我们研究的可能性，这些热点是这些宇宙射线的特殊性质的表现，并在源附近的分子云的存在。我们提出，稳定的夸克物质块或所谓的“奇异”，可以在一个中子星过渡到一个更紧凑的天体物理对象的过程中发射。这些大质量粒子中的一小部分会在位于其源附近的分子云中通过散射或电子捕获而失去电荷，并直线传播而不会进一步衰减，因此引起云大小的各向异性。通过对中子星跃迁率、奇异子注入率和中性化率的合理假设，我们可以成功地再现观测到的热点特征及其在天空中的分布。
2013-03-05 astro-ph.HE
No longer ballistic, not yet diffusive--the formation of cosmic ray small-scale anisotropies
TeV-PeV宇宙射线的到达方向是非常均匀的，这是由于它们在湍流磁场上的散射使方向各向同性。小的各向异性可以存在于标准的扩散模型，但是，只有在最大的角度尺度。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经发现了从各向同性到小角度尺度的显着偏差。在这里，我们解释了小尺度各向异性的形成，考虑对宇宙射线，得到相关的运输通过相同的实现的湍流磁场。我们认为，小规模的各向异性的形成是反映的特定实现的湍流磁场所经历的宇宙射线之间的早期，弹道制度和后期，扩散制度的时间尺度。我们以两种不同的方式来处理这个问题：首先，我们在合成湍流中运行测试粒子模拟，首次覆盖了具有现实湍流参数的观测的TV刚性。其次，我们扩展了最近推出的混合矩阵方法，并确定了稳态角功率谱。在整个过程中，我们采用静磁，板状湍流。我们发现，在这两种方法在很大范围内的刚性的预测角功率谱之间的良好协议。在未来，测量小尺度的各向异性将是有价值的约束性质的湍流磁场在我们的银河系附近。
2021-11-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detecting ultra-high energy cosmic ray anisotropies through cross-correlations
提出了一种超高能宇宙线物理观测量：超高能宇宙线到达方向与星系映射的大尺度宇宙结构之间的谐波空间互相关功率谱。这种互相关在文献中还没有被考虑过，它允许对主要的天体物理组成部分进行直接的理论建模。我们描述了预期形式的互相关，并显示如何，如果分布的UHECR源跟踪大规模的宇宙结构，它可以更容易地检测到与当前的数据比UHECR自相关。此外，互相关是更敏感的UHECR各向异性在较小的角度尺度，更强大的系统不确定性，它可以用来确定的红移分布的UHECR源，使其成为一个有价值的工具，在确定其起源和属性。
2021-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Medium-scale anisotropies measured by Telescope Array surface detectors
本研究针对北半球最大的超高能宇宙线观测站Telescope Array发现的两类中等尺度各向异性，通过对其表面探测器数据开展过采样分析，评估相关事例超出并发布最新研究进展，助力探索超高能宇宙线起源。
2025-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searches for Anisotropies in the Arrival Directions of the Highest Energy Cosmic Rays Detected by the Pierre Auger Observatory
分析了俄歇天文台10年来观测到的超高能宇宙射线到达方向的分布。该数据集比早期研究中使用的数据集大约三倍，包括天顶角高达$80^\circ$的到达方向，因此覆盖了从$-90^\circ$到$+45^\circ$的10月份。在更新Véron-Cetty和Véron星表中与活动星系核（AGN）相关的事件比例后，我们对能量超过40 EeV的数据的到达方向进行了不同的各向异性测试。我们寻找局部过剩通量和事件方向的自聚集在角尺度高达$30^\circ$和不同的阈值能量之间的40~EeV和80~EeV。然后，我们寻找宇宙射线与银河系（银河系中心和银河系平面）和本地宇宙（超银河系平面）的天体结构的相关性。我们还研究了它们与附近河外天体的不同种群的相关性：2 MRS目录中的星系，Swift-BAT探测到的AGN，具有喷流的射电星系和半人马座~A星系。所有测试均未显示统计学显著的各向异性证据。对于$E>58$ ~EeV的宇宙射线，在接近130~Mpc、比$10^{44}$ ~erg/s（18 $^\circ$半径）亮的Swift AGN周围和半人马座~A方向（15 $^\circ$半径）附近的相当大的窗口中，得到了最强的各向同性偏离（后试验概率${\sim}1.4$）。
2015-11-30 astro-ph.HE
Comic ray flux anisotropies caused by astrospheres
巨大的天体球或恒星风气泡影响能量高达TeV范围的宇宙射线的传播，并可以作为小规模的汇，减少宇宙射线通量。我们通过将半径为10\，pc的球体嵌入半径为1\，kpc的球体中来模拟这样的汇（在2D中）。宇宙线通量的计算是通过向后随机微分方程从一个观察者，这是位于$r_{0}$，到外边界。事实证明，这种小规模的下沉可以影响观测者所在位置的宇宙射线通量的几个千分之一（即几个0.1%），这是在IceCube，Milagro和其他大面积望远镜的观测范围内。
2016-07-18 astro-ph.HE
A New Maximum-Likelihood Technique for Reconstructing Cosmic-Ray Anisotropy at All Angular Scales
TeV-PeV宇宙射线的到达方向显示出微弱但显著的各向异性，相对强度为千分之一。由于各向异性很小，定量研究需要仔细地从观测中分离探测器效应。我们讨论了一个迭代的极大似然重建，同时适合宇宙射线各向异性和探测器接受。该方法不依赖于探测器模拟，并提供了一个最佳的各向异性重建位于中纬度的地基宇宙射线观测站。它特别适合于恢复偶极各向异性，这是一个重要的观测研究宇宙射线在我们的银河系中的扩散。我们还提供了一般的分析方法，恢复大型和小型的各向异性，考虑到系统的影响，地面探测器的观察。
2016-05-18 astro-ph.HE hep-ex
On the Energy Dependence of Galactic Cosmic Ray Anisotropies in the Very Local Interstellar Medium
我们报告的能量依赖的银河宇宙射线（GCR）在非常本地星际介质（VLISM）的测量的低能量带电粒子（LECP）仪器的旅行者1号（V1）航天器。LECP仪器包括一个双端固态探测器粒子望远镜，可在8个等距角扇区上进行360度机械扫描。如前所述，LECP测量显示，2012年在V1日球层顶（HP）穿越时，计数率>=211 MeV（CH 31）的所有扇区的GCR强度急剧增加，然而，从那时起，计数率数据显示了90°俯仰角附近粒子强度下降的系统性事件。为了阐明这些GCR各向异性在很宽的能量范围内的能量依赖性，我们使用V1 LECP计数率和脉冲高度分析仪（PHA）的数据从>=211 MeV的通道与较低的能量LECP通道。我们的分析表明，虽然GCR各向异性存在于很宽的能量范围内，但在各向异性发作期间，随着能量的增加，二阶各向异性的幅度有减小的趋势。一个更强的俯仰角散射在较高的速度被认为是一个潜在的原因，这种能量依赖。这种速度依赖性所产生的散射平均自由程和由此产生的速度占主导地位的散射率的弱刚度依赖性的一个可能的原因进行了讨论。这种解释是一致的，最近报道缺乏相应的GCR电子各向异性。
2022-01-19 astro-ph.HE physics.space-ph
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
