Future limits on isotropic Lorentz violation in the photon sector from UHECRs and TeV gamma rays
目前和未来的超高能量宇宙射线设施（例如，具有南组件和北组件的皮埃尔俄歇天文台）和TeV伽马射线望远镜阵列（例如，HESS或VERITAS和CTA）有可能对非双折射修正麦克斯韦理论与标准狄拉克理论的最小耦合的九个洛伦兹破坏参数设置严格的间接界限。从理论上讲，最有趣的情况是各向同性洛伦兹破坏，它由单个参数描述[对于标准洛伦兹不变理论，取为零]。在+10 ^{-21}（-10 ^{-17}）水平上，似乎有可能在未来获得这个单一各向同性洛伦兹破坏参数的上（下）间接界。与现有的和未来的直接边界从实验室实验进行比较。讨论了10^{-21}能级上界可能的物理意义。
2011-03-15 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Magnetic Field Bias on Inferences from UHECR Data
刘维定理的一个结果表明，最近观察到的超高能宇宙射线（UHECR）到达方向的大尺度各向异性不能由银河系磁场产生，因此这种各向异性已经存在于我们的银河系之外。但是在这种情况下，观测到的UHECR的能谱和成分与银河系外的不同，这是由于银河系磁场对来自某些方向的UHECR通量的抑制或放大。在这项工作中，我们调查的情况下，偶极和四极各向异性，分别广泛使用的JF 12磁场模型的这种效果。我们调查边界上所观察到的各向异性的最大幅度和最大的电荷数的UHECR。此外，根据最近偶极的俄歇数据和化学成分，讨论了通量修正。我们发现，这种修改效果产生的修改所观察到的磁通量的$\sim 10\%$的调查磁场模型和所观察到的偶极子，特别是重化学组成的UHECR建议的“EPOS-LHC”模型。
2020-01-27 astro-ph.HE
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
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, Neutrino, and Photon Propagation and the Multi-Messenger Approach
第一讲讨论了从宇宙学源通过河外空间传播A=1（质子）到A=56（铁）的UHECR核。这是其次，在第二和第三讲座的考虑产生和传播的二次粒子通过UHECR损失相互作用。在第二个讲座中，我们专注于弥漫宇宙成因的UHE中微子通量的产生。在第三讲中，我们研究了UHE光子流到达地球的通量。在最后一个讲座中，前面的讲座的结果放在一起，以提供新的见解UHECR源。其中第一个提供了一种方法，通过测量UHECR光谱及其在地球上的光子分数来调查当地人口的UHECR源。其中第二个通过在地球上对UHECR核的可能观测提供了对UHECR源辐射场的约束。
2009-02-18 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
Ultra-High-Energy Cosmic Rays from Low-Luminosity Active Galactic Nuclei
研究了低光度活动星系核（LLAGN）相对论喷流中超高能宇宙线（UHECR）的产生。首先，我们提出了一个模型的UHECR的贡献，从黑洞（BH）在LLAGN，它提出了一个喷流功率$P_{\mathrm{j}} \leqslant 10^{46}$ erg s $^{-1}$。这与只有高光度活动星系核才能将粒子加速到能量$ \geqslant 50$ EeV的观点相反。我们重写的方程描述的同步自吸收发射的非热粒子分布，以获得所观察到的无线电通量密度从源的平谱核心和它的关系的喷流功率。我们发现UHECR的通量依赖于{ \it观测到的射电通量密度、到活动星系核的距离和BH的质量}，其中粒子加速区可以由活动星系核中心BH的磁能提取来维持。我们使用一个完整的样本29个射电源的总通量密度在5 GHz大于0.5 Jy的最大粒子能量，光度和流量的UHECR附近活动星系核的预测。这些预测，然后使用在Mathematica（SAM代码）开发的半分析代码作为输入的蒙特卡罗模拟，以获得在地球上的到达方向的分布和能量谱的UHECR，考虑到他们的偏转在星系间的磁场。为了比较，我们也使用CRPropa代码，其初始条件与SAM代码相同。重要的是，为了计算能谱，我们还包括每个UHECR源的UHECR通量的加权。接下来，我们将UHECRs的能谱与皮埃尔俄歇天文台获得的能谱进行比较。
2014-09-29 astro-ph.HE
Cosmogenic gamma-rays and neutrinos constrain UHECR source models
我们使用CRPropa 3来展示预期的宇宙成因中微子和伽马射线光谱如何取决于超高能宇宙射线（UHECR）在其源的最大能量，在注入的光谱指数和UHECR的化学成分。费米/LAT测量的各向同性漫射伽马射线背景已经接近接触到一个模型，该模型具有共同移动的源演化，并具有优化的化学成分，光谱指数和最大加速能量，以提供最佳拟合的UHECR光谱和皮埃尔俄歇合作测量的组成。此外，在UHECR的最高能量的质子存在的可检测的分数，实验的灵敏度在$\sim 10^{-8}$ - $10^{-10}$ GeV cm $^{-2}$ s $^{-1}$ sr $^{-1}$的范围内的$\sim1$ EeV的单味中微子通量，显示为UHECR源的演变的函数。达到这种灵敏度的实验将能够显着约束现实源演化模型的质子分数。
2017-07-14 astro-ph.HE
Ultra-High-Energy Cosmic Ray Contribution from the Spin-Down Power of Black Holes
研究了低光度活动星系核喷流中超高能宇宙线的产生。我们提出了一个LLAGN中黑洞自旋下降功率对UHECR贡献的模型，该模型给出了一个喷流功率$P_{\mathrm{j}} \leqslant 10^{46}$ erg s $^{-1}$。这与只有高光度活动星系核才能将粒子加速到能量$ \geqslant 50$ EeV的观点相反。我们重写了描述非热粒子分布的同步自吸收发射的方程，以获得从平谱核心源观测到的射电通量密度及其与喷流功率的关系。一般来说，喷流功率提供了UHECR光度，因此，它与观测到的无线电通量密度的关系。我们发现，UHECR光度是依赖于观测到的无线电通量密度，到活动星系核的距离，和BH质量，粒子加速区域可以持续的磁能提取自旋BH和粒子加速的网站的磁场强度的规模与BH磁场的最大值，这是$\sim 10^4$高斯BH的$10^9 M_{\odot}$。我们应用该模型的M87和岑A，两个可能的源UHECRs，其射流参数可以从观测数据推断。接下来，我们使用一个完整的样本29陡峭的频谱无线电源的总通量密度大于0.5焦耳在5 GHz的最大粒子能量，光度和流量的UHECR附近活动星系核的预测。使用我们提出的模型，它是可能的，LLAGN可以是网站的起源UHECRs。此外，许多弱射电星系对UHECR通量的贡献将超过少数强射电星系的贡献，或反之亦然的情况下，应该得到进一步的统计证实。
2011-04-05 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
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
Search for a correlation between the UHECRs measured by the Pierre AugerObservatory and the Telescope Array and the neutrino candidate events fromIceCube and ANTARES
高能中微子预计将由加速点附近的加速粒子相互作用产生。因此，寻找超高能宇宙射线（UHECR）和HE中微子到达方向的相关性是一个有趣的问题。在这里，我们提出了一个由皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列测量的UHECR事件和高能量中微子候选事件从冰立方和ANTARES之间的相关性搜索的结果。我们进行互相关分析，其中的角间距的UHECR和中微子的到达方向进行扫描。当比较的结果与预期的零假设考虑各向同性分布的中微子或UHECR，我们得到试验后的p值的顺序为$\sim 10^{-2}$。
2019-05-10 astro-ph.HE
Limits on the Lorentz Invariance Violation from UHECR astrophysics
本文将洛伦兹不变性破坏（LIV）引入光子在宇宙中的传播计算。在光子扇区中考虑LIV，计算了$γγ\rightarrow e^{+} e^{-}$相互作用的平均自由程。相应的光子视界，包括LIV效应被用来预测的能量高于$10^{18}$ eV的光子的传播的主要变化。计算了几种超高能宇宙线（UHECR）源模型中考虑LIV的GZK光子在地球上的通量。GZK伽马射线的预测通量相比，皮埃尔俄歇天文台获得的光子通量的新的上限，以便施加上限的顺序$n =$ 0，1和2的LIV系数。LIV系数的限制，这里推导出的比以前的作品更现实，在某些情况下，更严格。分析结果在$δ_{γ,0}^{limit} \sim -10^{-20}$，$δ_{γ,1}^{limit} \sim -10^{-38} \; \mathrm{eV^{-1}}$和$δ_{γ,2}^{limit} \sim -10^{-56} \; \mathrm{eV^{-2}}$的光子部门的LIV上限的天体物理的情况下，最好的描述UHECR数据。
2017-11-21 astro-ph.HE
Testing hadronic and photo-hadronic interactions as responsible for UHECR and neutrino fluxes from Starburst Galaxies
本文首次在 SimProp 中实现源环境强子过程，检验星暴星系作为超高能宇宙线与高能中微子来源的假设，发现高气体密度下散裂反应对中微子产出的贡献可超过光强子相互作用。
2022-09-18 astro-ph.HE
Centaurus A as a point source of Ultra-High Energy Cosmic Rays
通过对到达方向分布的统计分析，探讨了半人马座A（Cen A）是PAO观测到的超高能宇宙射线（UHECR）点源的可能性。为此，我们建立了超高能电子回旋共振源的Cen A优势模型，其中Cen A贡献了整个超高能电子回旋共振中能量高于$5.5\times10^{19}\,{\rm eV}$的部分$f_{\rm C}$，而各向同性背景贡献了剩余的$1-f_{\rm C}$部分。星系际磁场对起源于Cen A的UHECR轨道弯曲的影响由高斯涂抹角$θ_s$参数化。使用相关角距离分布（CADD），我们确定了在Cen A方向上的UHECR的过剩，并通过改变Cen A优势模型的两个参数$f_{\rm C}$和$θ_s$来拟合观测到的PAO数据的CADD。最佳拟合参数值为$f_{\rm C}\approx0.1$（在PAO处观察到的相应Cen A分数为$f_{\rm C,PAO}\approx0.15$，即约为69个UHECR中的10个。）和具有最大概率$P_{\rm max}=0.29$的$θ_s=5^\circ$。考虑到Cen A优势模型中各向同性背景假设的不确定性，我们将可行的参数范围扩展到$2σ$带、$0.09\lesssim f_{\rm C,PAO}\lesssim 0.25$和$0^\circ\lesssim θ_s\lesssim 20^\circ$。这一结果支持了在星系际磁场的作用下…
2012-06-18 astro-ph.HE
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
Cosmogenic neutrinos and gamma-rays and the redshift evolution of UHECR sources
如果超高能宇宙射线（UHECR）有河外起源，就像人们普遍认为的那样，至少对于大多数能量超过几个EeV的宇宙射线来说是这样的，那么在UHECR通过星系际空间的传播过程中，通过与宇宙背景光子的相互作用，可以预期会产生次级中微子和光子。这种二次粒子的通量强烈依赖于UHECR源的发射率（数密度乘以光度）的红移演化。我们展示了宇宙射线、中微子和伽马射线如何潜在地提供有关UHECR源演化的补充信息。
2017-05-10 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
FR-0 jetted active galaxies: extending the zoo of candidate sites for UHECR acceleration
Fanaroff-Riley（FR）0射电星系是公认的超高能宇宙线（UHECR）候选加速器FR-1和FR-2星系的低光度延伸。它们的数密度要高得多--比FR-1和$z\leq 0.05$多五倍--使它们成为对观测到的UHECR通量各向同性贡献的良好候选源。在这里，加速和生存的UHECR在FR-0环境的主要条件进行了讨论。首先，基于\textit{FR0CAT}编译平均谱能量分布（SED）。这些光子场由喷流和宿主星系组成，形成了UHECR的最小目标光子场，它将遭受电磁对产生，光衰变，光介子产生损失和同步辐射。讨论了两种最有希望的基于费米-I阶的加速方案和逐渐剪切加速方案以及不同的逃逸方案。当有效的加速机制先于逐渐的剪切加速时，例如，费米-I或其他FR-0星系可能是UHECR加速器。逐渐剪切加速要求射流洛伦兹因子为$Γ>1.6$，比相应的逃逸更快。在不太乐观的模型中，膝盖和脚踝之间的宇宙射线通量的贡献预计将相对独立于实现的湍流和加速度。
2021-07-28 astro-ph.HE
AGN jets as the origin of UHECRs and perspectives for the detection of astrophysical source neutrinos at EeV energies
我们证明，人口的活动星系核（AGN）可以描述所观察到的超高能宇宙射线（UHECR）的光谱在脚踝和以上，并占主导地位的贡献来自低光度BL湖。一个额外的，subdominant贡献高光度活动星系核需要改善的组合物观测的描述，导致大量的中微子通量，峰值在EeV的能量。我们还发现，不同的属性为低和高亮度AGN人口所需的可能类似的重子加载已经可以从目前的冰立方观测排除。我们还表明，从源内发射的中微子的通量应该胜过宇宙成因中微子的传播过程中产生的UHECR。这一结果对超高能（$\sim$ EeV）中微子实验具有深远的意义，因为与宇宙成因中微子相比，可以使用额外的搜索策略来搜索源中微子，例如堆叠搜索，耀斑分析和多信使跟踪。
2021-05-06 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays from super-heavy dark matter in the context of large exposure observatories
超高能宇宙射线（UHECR，$E>10^{18}$ eV）的起源至今仍不确定。然而，由于皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列天文台的数据，已经取得了很大的进展。UHECR通量呈现两个主要特征，被称为脚踝的光谱硬化和在较高能量下的抑制。实验数据表明，在脚踝以上的UHECRs流量占主导地位的星系外组成部分的天体物理起源。然而，少数组成部分的外来起源，占主导地位的流量超过抑制仍然是兼容的，与目前的数据。因此，存在一部分UHECR通量来源于星系晕中聚集的超重暗物质粒子衰变的可能性。在这些情况下，主要的贡献来自我们星系的晕。在这篇文章中，识别这些场景的背景下，未来非常大的曝光宇宙射线观测站的可能性进行了研究。值得一提的是，位于附近宇宙的河外晕的贡献也包括在这些研究中。
2019-09-19 astro-ph.HE
The unprecedented flaring activities around Mrk 421 in 2012 and 2013: The test for neutrino and UHECR event connection
本文针对 Mrk 421 在 2012 和 2013 年的极端耀发，利用轻子-强子与 SSC 模型分析宽波段能谱，检验中微子事件 IC31 与三个超高能宇宙线事件的关联，发现中微子关联证据不足，但超高能宇宙线数量与 TA 观测结果相近。
2023-10-30 astro-ph.HE
Cross-correlating 2MRS galaxies with UHECR flux from Pierre Auger Observatory
利用互相关功率谱技术研究了俄歇天文台的超高能宇宙线（UHERC）通量与2MASS红移巡天星系之间的关系。使用一个简单的线性偏置模型相对于星系的自动功率谱，我们能够约束的偏差值小于1%的UHECR与能量4 EeV-8 EeV，小于2.3%的UHECR与能量以上8 EeV和小于21%的UHECR与能量以上52 EeV（所有95%的置信限）。我们研究了偏倚的能量依赖性，但小样本量不允许我们得出任何统计学显著性结论。对于52 EeV以上的宇宙线事件，我们发现了一个奇怪的多余的交叉相关在$\sim 1^\circ$度尺度。考虑到类似的互相关在更大的角度尺度上是不可见的，统计波动似乎是最合理的解释。
2020-08-07 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Revisit of Correlation Analysis between Active Galactic Nuclei and Ultra-High Energy Cosmic Rays
利用Pierre Auger天文台2010年公布的69个能量为$E\ge55\,{\rm EeV}$的超高能宇宙射线（UHECR）事件和第13版Véron-Cetty和Véron AGN星表中距离为$d\le100\,{\rm Mpc}$的862个活动星系核（AGN），更新了以往对UHECR与活动星系核相关性的分析。为了使检验假设明确，我们使用简单的活动星系核源模型，其中UHECR起源于活动星系核，与分数$f_A$，并从各向同性背景。我们把所有的活动星系核作为UHECR的平等来源，并引入涂抹角$θ_s$纳入干预磁场的影响。我们比较了通过PAO观测到的到达方向分布和通过相关角距离分布（CADD）方法从模型中预期的到达方向分布。CADD方法排除了小拖尾角的活动星系核优势模型（$f_A\gtrsim0.7$和$θ_s\lesssim6^\circ$）。关于各向同性，CADD表明PAO数据的分布与各向同性略有一致。最佳拟合模型位于活动星系核分数$f_A=0.4$和中等涂抹角$θ_s=10^\circ$附近。对于基准值$f_A=0.7$，在相当大的涂抹角$θ_{\rm s}=46^\circ$处获得CADD的最佳概率。我们的研究结果意味着，整个活动星系核是可行的来源UHECR，无论是一个可观的量的额外的各向同性背景或大的涂抹效应是必需的。因此，我们尝试对活动星系核的距离范围进行分组以缩小超高…
2013-05-07 astro-ph.HE
Central accumulation of magnetic flux in massive Seyfert galaxies as a possible engine to trigger ultrahigh energy cosmic rays
在本文中，我们研究了从Seyferts产生的高能宇宙射线（UHECR）。我们讨论了两种可能的发动机触发模型：纯辐射转移和极向磁通量的能量提取获得的UHECR光度。第一种情况是由克尔细长盘或邦迪吸积机制。由于假设塞弗特的宽带光谱表明至少它们的吸积盘的外部是冷的和几何薄的，并且由于我们的结果指出随之而来的辐射能量传递是低效的，我们建立了第二种方法，其基础是具有足够中心极向磁场的大质量塞弗茨，以触发磁驱动带电粒子的外流，从而能够解释观测到的UHECR和伽马在地球实验中，来自给定的塞弗特源的射线。
2018-03-06 astro-ph.HE
Study of Flat Spectrum Radio Quasars and BL Lacertae Objects as Sources of Diffusive Ultra High-Energy Cosmic Rays
Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Dibrugarh University（迪布鲁加尔大学）
本文研究了平坦谱射电耀变源（FSRQs）和BL Lac天体是否可能作为弥散极高能宇宙射线（UHECRs）的天体来源，通过计算宇宙射线源人口的红移演化，并结合宇宙射线在 extragalactic 空间中的传播模型，与 Pierre Auger 观测数据进行比较，发现 FSRQ 情况因各向异性及源密度不一致而不被青睐，而 BL Lacs 与观测一致。
2026-04-27 astro-ph.HE
A relook at the GZK Neutrino-Photon Connection: Impact of Extra-galactic Radio Background & UHECR properties
本文重新估计了GZK光子和中微子通量，系统考察了UHECR源性质与河外射电背景不确定性的影响，并评估了现有及未来探测器的探测前景，提出利用中微子-光子关联对GZK光子通量施加间接限制。
2024-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Full sky harmonic analysis hints at large UHECR deflections
皮埃尔俄歇和望远镜阵列合作首次利用E > 10 EeV的联合数据集测量了全天空超高能宇宙线（UHECR）通量的多极系数。我们计算这些谐波系数的模型中，UHECR是质子和源跟踪当地的物质分布，并比较我们的结果与观测。我们发现，预期的功率低多极（偶极和四极，特别是）是systematically高于数据中：观察到的通量是太各向同性。然后，我们调查我们的预测在何种程度上的影响UHECR偏转的正规银河系磁场（GMF）。结果表明，UHECR功率谱系数$C_\ell$对GMF的影响非常不敏感，因此不太可能通过调整GMF模型来协调不一致。相反，相当大一部分均匀分布的通量（例如，代表具有相当大偏转的重核的混合物）可以使模拟和观测一致。
2014-12-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Variable Gamma-ray Emission Induced by Ultra-High Energy Neutral Beams: Application to 4C +21.35
平谱射电类星体（FSRQ）4C +21.35（PKS 1222+216）显示了来自~1200 K尘埃的显著核红外辐射。MAGIC望远镜在半小时的观测中发现了一个70 - 400 GeV的耀斑，其变化约为10分钟，而费米望远镜上的大面积望远镜则在亚日的时间尺度上观测到了GeV的变化。我们研究4C +21.35，假设它是超高能宇宙射线（UHECR）的来源。内喷流中的UHECR质子加速为中微子、中子和伽马射线的中性束提供动力。计算了宽线区和环面的各向同性外靶光子通过光强子过程形成的中性粒子的辐射效率和产生谱。这个过程产生的次级辐射的聚束因子约为δ^5，其中δ是多普勒因子。本文计算了超高电子回旋共振中子通过各向同性外辐射场时的对产生光学厚度和电离效率。如果目标光子来自宽线区和尘埃环，则需要大的多普勒因子δ>~100才能产生快速变化的次级辐射，在pc尺度上各向同性光度>~ 1 e47 erg/s。在pc尺度下，利用UHECR中子束引发的级联计算了轻子秒级γ能谱，并与~ 4C +21.35的耀斑能谱进行了拟合。用IceCube或KM 3 NeT从4C +21.35或其他VHE耀变体中检测到>~100 TeV的中微子将证实这一情况。
2012-07-05 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
Self-confinement of ultra-high-energy nuclei in cosmic filaments: implications for the UHECR spectrum and composition
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）
研究探讨了超高能宇宙射线（UHECR）在宇宙丝中的自我约束机制，通过有效漏箱模型分析其谱和成分，并与Auger实验数据对比，预测了宇宙射线生成的中微子和伽马射线背景。
2026-05-14 astro-ph.HE
The UHECR-FR0 Radio Galaxy Connection: A Multi-Messenger Study of Energy Spectra/Composition Emission and Intergalactic Magnetic Field Propagation
本文通过 CRPropa3 模拟拟合 Auger 数据，研究 FR0 射电星系的 UHECR 能谱、成分及磁场传播，并预测次级光子与中微子。
2023-08-21 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
Modeling individual nearby radio galaxies as ultra-high-energy cosmic-ray accelerators
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo（物理研究所，圣保罗大学）
本研究通过建模临近射电星系，探讨其作为超高能宇宙射线加速器的潜力，并确定其对观测到的高能宇宙射线通量的贡献。
2026-02-26 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
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
UHECR arrival directions in the latest data from the original Auger and TA surface detectors and nearby galaxies
除了$6 \times (E/10~\mathrm{EeV})$ %量级的偶极矩外，超高能宇宙射线到达方向的分布几乎是各向同性的。尽管如此，在最高能量下，随着传播视界内可能的候选源数量和磁偏转都缩小，可能会出现较小尺度的各向异性。另一方面，通量抑制减少了可用于搜索这种各向异性的统计。在这项工作中，我们考虑了两个不同的候选源列表：附近星暴星系的样本和追踪$250~\mathrm{Mpc}$内恒星质量的2 MRS目录。我们结合表面探测器收集的数据，在皮埃尔俄歇天文台，直到2020年和望远镜阵列，直到2019年，并使用它们来测试模型，其中UHECR包括一个各向同性的背景和前景起源于候选源和随机偏转的磁场。这些模型的自由参数是能量阈值、信号分数和搜索角尺度。我们发现$11.8\%_{-3.1\%}^{+5.0\%}$的宇宙射线的到达方向与$E \ge 38~\mathrm{EeV}$俄歇或$E \gtrsim 49~\mathrm{EeV}$ TA和附近的星暴星系的位置上的${15.5^\circ}_{-3.2^\circ}^{+5.3^\circ}$角尺度上的相关性，与$4.2σ$后审判的意义，以及较弱的相关性与整体星系分布。
2021-11-24 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
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
High-Energy Neutrino Emission from Espresso-Reaccelerated Ions in Jets of Active Galactic Nuclei
我们提出了一个自下而上的计算超高能宇宙射线（UHECR）和高能中微子的活动星系核（AGN）的强大喷流产生的流量。通过在3D相对论性磁流体动力学射流模拟中传播测试粒子，包括对亚网格俯仰角散射和由于现实光子场引起的衰减损失的蒙特卡罗处理，我们研究了加速的UHECR的光谱和组成，并估计了在这些源中产生的中微子的量。我们发现，UHECR可能不会受到显着影响的光致蜕变AGN射流的咖啡机制有效地加速粒子，符合俄歇的结果，有利于在最高能量的重组合物。此外，我们还提出了活动星系核喷流中高能中微子通量的估计和上限。特别地，我们发现：i）源中微子可能占宇宙成因中微子的相当大的比例，甚至占主导地位：ii）来自核光致蜕变产生的次级中子β衰变的中微子最终进入IceCube观测到的TeV-PeV带，但几乎不能解释观测到的宇宙成因中微子的通量; iii）通过espresso机制加速的UHECR导致几乎各向同性的中微子发射，这表明附近的射电星系可能更有希望成为潜在的来源。我们讨论了我们的结果，根据多信使天文学和当前/未来的中微子实验。
2023-02-14 astro-ph.HE
A Bayesian analysis of the 69 highest energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然是一个悬而未决的问题。已经进行了几次尝试，以交叉相关的UHECR的到达方向与目录的潜在来源，但没有明确的结论已经达成。我们报告的贝叶斯分析的69个事件从皮埃尔俄歇天文台（PAO），其目的是确定的部分UHECR起源于已知的活动星系核的Veron-Cety & Veron（VCV）目录，以及活动星系核检测的雨燕爆发警报望远镜（Swift-BAT），星系从2 MASS红移巡天（2 MRS），和额外的体积有限的样本17个附近的活动星系核。这项研究利用了一个多层次的贝叶斯模型的UHECR注入，传播和检测。我们发现，对于先验参数的合理范围，贝叶斯因子不支持纯各向同性模型。对于模型参数的置信值，我们报告了VCV、Swift-BAT和2 MRS星表以及17个活动星系核样本的68%可信区间，分别为0.09+0.05-0.04、0.25+0.09-0.08、0.24+0.12-0.10和0.08+0.04-0.03。
2016-01-11 astro-ph.HE
UHECR propagation from Centaurus A
根据最近预测的半人马座A kpc尺度喷流的同位素组成，我们重新调查这个源是否可以负责皮埃尔俄歇天文台探测到的一些超高能宇宙射线。我们发现，附近的源，如半人马座A是很好的动机的组成和光谱形状，这样的来源应该开始占主导地位的流量以上~ 4 EeV。从我们的模型中得到的最佳拟合同位素，其最大56 Fe能量固定在250 EeV，具有中间质量，12 C到16 O，而最佳拟合粒子指数为2.3。
2017-06-26 astro-ph.HE
A search for extremely-high-energy neutrinos with IceCube and implications for the ultra-high-energy cosmic-ray proton fraction
利用IceCube 12.6年数据搜索极高能中微子，未发现信号，给出迄今最严格通量上限，并将能量>30 EeV的UHECR质子占比限制在≲70%，支持重成分结论。
2025-07-10 astro-ph.HE
Correlations between Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Infrared-Luminous Galaxies
通过对红外光度大于10 ^{10} L_sun的PSCz星系进行红移角-红外光度扫描，证实了Pierre Auger天文台利用活动星系核的非均匀Veron-Cetty Veron（VCV）星表建立的UHECR视界。最强的相关性-对于z <0.016，psi = 2.1 deg，并且L_ir> 10 ^{10.5} L_sun-出现在小于0.3%的具有各向同性源方向的扫描中。当我们对使用UHECR能量阈值施加惩罚时，该阈值被调整为最大化与VCV的相关性，显著性降低至1.1%。由于PSCz星表是完整的，并且这些参数的体积有限，这表明皮埃尔·俄歇天文台发现的UHECR视界不是VCV星表的不完整性和其他特性的产物。UHECR和附近最高红外光度的PSCz星系之间的相关性的强度比大约90%的PSCz星系的光度分配混乱的试验更强。如果未来的数据证实，这一结果将表明，UHECR的来源更强烈地与明亮的红外星系比普通的，低红外光度星系。
2010-04-12 astro-ph.HE
Echoes of the past: ultra-high energy cosmic rays accelerated by radio galaxies, scattered by starburst galaxies
我们探讨了望远镜阵列（TA）从M82和M81星系群附近方向探测到的高能宇宙射线（UHECR）热点可能是半人马座A在更早更强阶段发射的UHECR回波的可能性。来自其他星暴星系或星系群的回波可能对地球的UHECR通量有贡献。我们使用一个说明性的Monte Carlo模型的单能量UHECR运输小角散射生成合成的天空地图。该模型通知整体能量学和时间和距离尺度的讨论。如果半人马座A在2000万年前的UHECR光度是现在的200倍，如果M82和其他星暴星系的环星系介质中的有序磁场超过10- 20 nG到400- 800 kpc的距离，我们找到了一个可行的UHECR热点的回波模型。
2022-01-06 astro-ph.HE
Measurement and Interpretation of UHECR Mass Composition at the Pierre Auger Observatory
本文基于皮埃尔·奥格天文台的地面、荧光和无线电探测器数据，研究了超高能宇宙线的质量组成，排除了质子主导的可能性，并分析了质量组成随赤纬变化的可能性。
2025-07-14 astro-ph.HE
Constraining UHECR source models by the TA SD energy spectrum
利用望远镜阵列表面探测器对E > 10 ^18.2 eV的超高能宇宙射线（UHECR）进行了5年的观测，并公布了其能谱。我们在幂律谱中发现了两个转折点，一个是在E = 10^18.66 eV处的平坦化，称为“踝”或“凹陷”，另一个是在E = 10^19.72 eV处的陡峭化。这些谱特征与宇宙线源的分布、注入谱以及在星系间空间传播过程中的能量损失过程有关。我们建立了一个UHECRs源分布和能量损失过程的CMB光子场的模型，计算在地球上可观测的能谱。该模型包括源处的注入能谱、能量损失过程和宇宙线通量随红移的演化。我们考虑了两种情况，即UHECR源均匀分布，或与星系相同的本地宇宙。我们发现，光谱可以很好地拟合模型。我们讨论了由观测数据对模型参数，如注入功率指数和宇宙学演化的约束。
2013-11-06 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
Implications of the UHECRs penetration depth measurements
对PAO的UHECR穿透深度测量的简单解释表明，在能量范围$1.1 - 35 \cdot 10^{18} $ eV处存在从质子到较重原子核的跃迁。详细比较这些数据与空气簇射模拟揭示了强烈的限制，在所观察到的流量的轻核（质子和他）的数量。我们发现一个强大的上限上所观察到的质子部分的UHECRs通量，我们排除了由质子和他为主的组合物。加速度和传播效应导致观察到的成分与源处的成分不同。使用一个简单的玩具模型，考虑到这些影响，我们表明，观测需要极端的金属丰度与金属质子质量比为1：1的来源，这是一个比太阳丰度大一百倍。这种组合物施加了一个几乎不可能的约束所有目前的天体物理模型UHECR加速器。这可能为在$\sim 100$ TeV出现的新物理学提供了第一个线索，并导致在这些能量下更大的质子截面。
2012-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Modified temperature redshift relation and UHECR propagation
本文研究修改的 CMB 温度红移关系 SU(2)CMB 对超高能宇宙线传播的影响，发现其降低的光子密度会显著提高踝区下方质子通量，并更倾向于星暴星系和伽马射线暴作为 UHECR 主要来源。
2024-05-01 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
Propagation of UHECRs in cosmological backgrounds: some results from SimProp
超高能宇宙射线（UHECR）核在宇宙辐射背景中传播，产生在地球上可探测到的次级粒子。SimProp是UHECR核的河外传播的一维代码，灵感来自Aloisio等人的动力学方法。在这种方法中，只有一个子集的核和核通道被用作代表。我们讨论了验证的代码和目前的应用程序UHECR的实验结果。特别是，我们提出了预期的中微子通量产生的一些天体物理的情况。
2013-07-15 astro-ph.CO 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
