Cosmic ray acceleration to ultrahigh energy in radio galaxies
高能宇宙射线（UHECR）的起源是一个悬而未决的问题。在这一过程中，我们首先回顾了源加速到10-100 EeV必须满足的一般物理要求，包括考虑到冲击波不是高度相对论性的。我们表明，在射电星系的回流冲击可以满足这些要求。我们讨论了一个模型，其中巨瓣射电星系，如半人马座A和天炉座A作为缓慢泄漏的UHECR水库，与UHECR被加速在一个更强大的过去插曲。我们还表明，半人马座A，天炉座A和其他射电星系可以解释观测到的各向异性的数据从皮埃尔俄歇天文台，检查之前的一些困难关联UHECR各向异性与天体物理来源。
2019-02-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ultrahigh-Energy Photons as a Probe of Nearby Transient Ultrahigh-Energy Cosmic-Ray Sources and Possible Lorentz-Invariance Violation
探测中微子和光子对于确定超高能宇宙射线（UHECR）的来源至关重要，特别是对于瞬态源。我们专注于超高能伽玛射线发射的瞬态源，如伽马射线暴，因为>EeV的伽玛射线可以更直接的证据UHECR比PeV中微子和GeV-TeV的伽玛射线。我们表明，目前和未来的UHECR探测器，如俄歇和JEM-EUSO，可以预期约1-100事件的符合检测，检测概率可以高于中微子附近的瞬态源在<50-100 Mpc。这些结果对于约束不确定的宇宙射电背景以及了解UHECR的源性质和最大能量都是有用的。它们还可以给我们比电流约束强10^4倍的洛伦兹不变性破坏极限。
2009-08-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Do Ultrahigh Energy Cosmic Rays Come from Active Galactic Nuclei and Fermi $γ$-ray Sources?
我们研究了俄歇、AGASA和雅库茨克观测到的高能宇宙射线（UHECR）与附近活动星系核（AGN）和$Fermi$源之间可能存在的相关性。我们考虑的偏转效应的银河系磁场（GMF）模型约束的最新测量。我们发现银河系磁场对UHECR的平均偏转角小于$4^\circ$。俄歇宇宙线事件和附近的活动星系核之间的相关性与$\sim 4σ$的显着性水平被发现的俄歇UHECR数据集与或不偏转校正。AGASA/雅库茨克事件与附近活动星系核之间没有相关性。当考虑由GMF模型计算的偏转时，发现Auger事件和$Fermi$源之间以及AGASA事件和$Fermi$活动星系核之间存在边缘相关。然而，雅库茨克数据和$Fermi$源之间没有发现相关性。一些$Fermi$源靠近俄歇、AGASA和雅库茨克探测到的UHECR事件的到达方向，其中大部分可能是偶然巧合，而不是附近宇宙中产生UHECR的物体。NGC 4945、ESO 323-G77、NGC 6951和Cen A等4个100 Mpc以内的$Fermi$源，在距其位置$3.1^{\circ}$以内都有UHECR事件，可能是宇宙线加速器。然而，只有在优选地在这些方向上检测到更多的UHECR时，才能确认关联。
2010-08-18 astro-ph.HE
The Centaurus A Ultrahigh-Energy Cosmic Ray Excess and the Local Extragalactic Magnetic Field
皮埃尔·俄歇天文台发现的超高能宇宙射线各向异性，为最终解决粒子的起源和附近河外磁场（EGMF）的性质提供了可能。我们研究了附近射电星系半人马座A周围的~ 10^20 eV事件的影响。我们发现，如果Cen A是这些宇宙射线的来源，事件的角分布约束的EGMF强度在几个Mpc的银河系到> 20 nG的一个假设的初级质子组成。我们的结论表明，无论是观察到的过剩是一个统计异常或当地EGMF比传统认为的更强。我们讨论了这一领域的影响，包括UHECR散射从更遥远的来源，时间延迟从瞬态源，以及使用磁透镜签名，以达到更严格的约束的可能性。
2012-09-28 astro-ph.HE
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 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
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
Results from the Pierre Auger Observatory
我描述的超高能宇宙射线，已获得与皮埃尔俄歇天文台的一些结果。这些包括光谱、成分和各向异性的测量。可能的天体物理方案，占这些结果进行了讨论。
2018-11-20 astro-ph.HE
Acceleration and propagation of ultrahigh energy cosmic rays
尽管在过去的50年里进行了巨大的实验努力和活跃的理论研究，但最高能量宇宙射线的起源仍然是现代天体物理学中最引人注目的谜团之一。在过去的十年中已经知道了令人兴奋的实验结果，最特别的是在预期的位置检测到一个截止的长期寻求Greisen-Zatsepin-Kuzmin抑制以及大规模各向异性的证据。本文总结和讨论了该领域的最新研究成果。
2012-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
Explaining the UHECR spectrum, composition and large-scale anisotropies with radio galaxies
射电星系是高能宇宙射线（UHECRs）源的理想候选者。在这项工作中，我们研究，如果严格的约束所施加的偶极和四极各向异性，以及UHECR的频谱和成分允许射电星系是占主导地位的河外宇宙射线源。为了计算单个射电星系发射的UHECR通量，我们使用射电-CR相关和动力学演化模型的信息来约束它们的属性。除了从个人，本地源的UHECR通量，我们包括大部分的非本地射电星系的射电光度分布的基础上发出的漫射通量。通过对源参数在其预期特性范围内的分析，最终确定了能较好地描述UHECR谱、成分和大尺度各向异性的局部源位形。我们得到了很好的描述，所有的数据，即使在这种情况下，我们只包括一小部分的本地来源。特别是，我们发现，像天炉座A和室女座A占主导地位的脚踝以上的流量，而低光度的射电星系贡献了一个各向同性的背景下占主导地位的脚踝，提供了一个很好的适合的数据的情况。
2022-07-05 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
Ultrahigh Energy Nuclei in the Galactic Magnetic Field
观测结果与宇宙线通量中大于10^19 eV数倍的重核的显著比例是一致的。这样的原子核在银河系磁场中可以发生相当大的偏转，这对寻找它们的来源具有重要意义。我们在最近的银河系磁场模型中对重核的传播进行了详细的模拟。虽然这些模型还没有足够的约束来预测偏转地图的细节，我们发现的（去）放大通量源的分布的一般特征。由于在大多数理论模型中，重核的来源都位于星系的局部大尺度结构中，我们展示了几个附近的星系团和超星系平面的图像。这样的一般功能可能是有用的，以开发有效的方法，从观测到的高能宇宙射线到达方向的源重建。
2010-09-07 astro-ph.HE
Disappointing model for ultrahigh-energy cosmic rays
俄歇天文台的观测数据表明，在（1 - 3）EeV处，超高能宇宙射线谱的化学成分以质子为主，随着能量的增加，其化学成分逐渐变重。为了解释这一特征，我们假设（1 - 3）EeV的质子是河外质子，并推导出它们的最大加速能量E_p^{max} \simeq 4 EeV，这与光谱和组成都是一致的。我们还假设了重核的刚性相关加速机制E_A^{max} = Z x E_p^{max}。该模型有相当令人失望的结果：i）没有π光子的CMB光子在河外空间的光生，因此ii）没有高能量宇宙成因中微子流量; iii）没有GZK截止的频谱; iv）没有相关性，由于核偏转在银河系磁场的最高能量附近的源。
2011-05-05 astro-ph.HE
Exploring the superwind mechanism for generating ultrahigh-energy cosmic rays using large-scale modeling of starbursts
皮埃尔·奥杰合作组织提供了一个令人信服的迹象，表明超高能宇宙射线和附近星暴星系的到达方向之间可能存在相关性。在这里，我们展示了如何最新的大尺度模拟的星爆星系是兼容的宇宙射线产生的各向异性信号被加速在终端冲击的超级风。
2020-07-22 astro-ph.GA 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
Charm contribution to ultrahigh-energy neutrinos from newborn magnetars
新生的强磁化中子星（所谓的磁星）被其恒星或合并喷出物包围，被认为是超高能中微子的来源，通过质子强子相互作用产生的介子衰变，质子通过自旋下降能量的磁耗散加速到100万能量。我们发现，不仅π介子和K介子，但也粲强子，这是通常被忽视的，由于其小的生产截面，可以代表占主导地位的贡献，中微子在中微子能量，因为它们的寿命短，而超高能中微子的流量从π介子和K介子生产被抑制在早期，由于其显着的冷却前衰变。我们表明，下一代探测器，如极端多信使天体物理探测器（POEMMA），用于神经元探测的巨型射电阵列（GRAND）和IceCube-Gen 2有很好的机会观测中微子，主要来自附近的磁星的粲强子。我们还表明，中微子从附近的磁星驱动的合并新星可以观察到的时间间隔之间的$10^2$ s和$10^3$ s，其中的魅力强子的贡献是占主导地位的中微子能量以上$10^8$ GeV，相关的下一代探测器。我们还评论的魅力强子的贡献扩散中微子通量的潜在影响。
2020-10-05 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
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
The Astrophysics of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
最高能量的宇宙射线的来源仍然是未知的。它们的来源的发现将揭示宇宙中最具活力的天体物理加速器的工作原理。目前的观测表明，光谱与河外天体物理源的起源一致。候选的来源范围从致密物体的诞生到与伽马射线暴或活动星系中的事件有关的爆炸。我们讨论了从宇宙学上遥远的源传播的主要影响，包括与宇宙背景辐射和磁场的相互作用。我们研究可能的加速机制，导致调查的候选人来源和他们的签名。新的问题来自于观测到的天空各向异性的暗示和成分指标的意外演变。未来的观测可能会达到必要的灵敏度，以实现带电粒子天文学和观测高能光子和中微子，这将进一步阐明宇宙在这些极端能量下的运作。除了促进对高能天体物理现象的新认识外，对高能宇宙射线的研究还可以限制银河系和河外磁场的结构以及探测粒子的相互作用，其能量比地球加速器所达到的能量高几个数量级。
2011-01-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Galactic magnetic field in the light of starburst-generated ultrahigh-energy cosmic rays
俄歇数据显示了超高能宇宙射线（UHECR）和附近星暴星系之间相关性的证据。这种有趣的相关性与望远镜阵列收集的数据是一致的，这些数据揭示了距离星暴星系M82不远的到达方向上的一个更明显的方向性“热点”。在这项工作中，我们假设恒星爆发的源UHECR和调查的前景，使用观测到的分布UHECR到达方向来约束银河系磁场模型。我们表明，如果望远镜阵列的热点确实起源于M82，UHECR数据将放置一个强有力的约束相干和湍流分量的银河系磁场。
2019-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Toward a robust inference method for the likelihood of low-luminosity gamma-ray bursts to be progenitors of ultrahigh-energy cosmic rays correlating with starburst galaxies
最近，Pierre Auger合作组织报告了最高能量宇宙射线和附近星暴星系的到达方向之间的$4.5σ$相关性。产生各向异性信号的宇宙射线被认为起源于低光度的伽马射线暴（llGRB）。基于合理的假设，即在红移$z<0.3$的主机金属丰度是一个很好的指标的llGRB生产率，我们表明，该协会的llGRB和星爆相关的俄歇数据被排除在90%的置信水平。
2020-01-13 astro-ph.HE hep-ph
AstroParticle Physics at the Highest Energies
最近的国际努力使我们更接近揭开宇宙射线起源的百年之谜。宇宙射线、伽马射线和中微子观测站正在达到必要的灵敏度，以研究最高能量的宇宙加速器，并开始使用宇宙粒子研究实验室能量以上的粒子相互作用。已知的伽马射线源的数量已经增加了几个数量级。可能的宇宙射线源已经缩小了与脚踝和GZK一样的光谱特征在最高能量的确认。中等能量宇宙射线到达方向分布的各向异性显示了银河系复杂的局部邻域。在最高能量下，粒子天文学的曙光仍然是具有挑战性的，而与成分有关的测量则指向成分的变化或宇宙射线在高能下的相互作用。要想清楚地解开中微子能量之谜，需要大量增加宇宙射线和中微子观测的统计数据。
2012-03-15 astro-ph.HE
Identifying Ultrahigh-Energy Cosmic-Ray Accelerators with Future Ultrahigh-Energy Neutrino Detectors
超高能中微子源的探测将大大有助于解决数十年来最高能量宇宙射线起源之谜。我们研究了未来UHE中微子探测器识别最亮中微子点源的能力，通过探索观测事件总数的参数空间和探测器的角分辨率。对于给定的源数密度和演化历史，有利的参数区域可以转化为对未来探测器的有效面积、天空覆盖和角分辨率的要求。此外，通过研究典型的距离源，预计发射一个以上的事件，对于一个给定的扩散中微子通量，我们发现，一个显着的比例可识别的UHE中微子源可能位于附近的宇宙，如果源数密度是$\sim10^{-6}\,\rm Mpc^{-3}$以上。如果像blazar场景中预测的那样，源足够强大和罕见，它们首先可以在遥远的位置被检测到。我们的研究结果还表明，如果UHE宇宙射线加速器既不是光束也不是瞬态的，那么将有可能将检测到的UHE中微子源与附近的UHE宇宙射线和伽马射线源相关联，并且它们也可以使用其他信使来观察，包括具有有限视野的信使，如TeV伽马射线，UHE伽马射线和宇宙射线。我们发现，对于均匀密度的UHE中微子源的$\gtrsim5σ$探测，$n_s\sim{10}^{-7}-{10}^{-5}~{\rm Mpc}^{-3}$至少需要$\sim100-1000$事件和亚度角分辨率，并且探测结果依赖于源的演化模型.
2016-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Impact of the EPOS.LHC-R hadronic interaction model on the Centaurus A ultrahigh-energy cosmic-ray scenario
Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica（巴里洛切原子能中心，国家原子能委员会）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究委员会）
本文探讨了EPOS.LHC-R强子相互作用模型对邻近半人马座A射电星系作为能量>5 EeV宇宙线主要起源的情景的影响，发现该模型导致更重的成分组成，并引入了一种从大气簇射最大发展深度提取宇宙线质量信息的新方法。
2026-06-23 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic ray nuclei from remnants of dead quasars
我们重新研究了高能宇宙射线在附近休眠的类星体中被加速的可能性。我们将我们的研究具体到重核，以适应皮埃尔俄歇合作最近报道的光谱和核组成。粒子加速是由布兰德福德-兹纳杰克机制驱动的，该机制将休眠的旋转黑洞连接成法拉第单极发电机。我们表明，能量损失占主导地位的光核相互作用的环境光子场。我们认为，过去类星体活动的局部暗化石可以根据源参数（中央引擎的质量和加速器周围的光子背景）如何影响光核相互作用来分类。在这种分类中，有可能区分两种明确的来源：那些在逃离加速区之前原子核完全光致衰变的来源，以及那些以产生负离子为主要能量阻尼机制的来源。我们进一步认为，从光致衰变的核（在注入时具有陡峭的光谱指数）的次级核子可以填充的能量区域以下的“脚踝”的功能在宇宙射线谱，而重和中等质量的核（具有较硬的光谱指数）填充的能量区域以外的“脚踝”，所有的方式到高能量端的频谱。此外，我们还发现了五个来自我们宇宙后院的潜在类星体遗迹与望远镜阵列观察到的热点相关。
2017-04-03 astro-ph.HE
Acceleration of ultrahigh-energy cosmic rays in starburst superwinds
超高能宇宙射线（UHECR）的来源一直难以捉摸。然而，皮埃尔·俄歇天文台的最新报告提供了一个令人信服的迹象，表明UHECR和附近星暴星系的到达方向之间可能存在相关性。我们认为，如果星爆是源的UHECR，那么粒子加速的大规模终端冲击流从星爆发动机的超级风，代表了最知名的概念模型在市场上。我们研究模型上的新约束，并相应地重新调整自由参数。我们表明，UHECR加速超过约10^{11} GeV仍然与观测一致。我们还表明，该模型可以容纳硬源谱所需的俄歇数据。我们演示了如何中微子发射可以被用来作为一个加速模型之间的干扰。
2018-03-04 astro-ph.HE hep-ph
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
Influence of cosmological models on the GZK horizon of ultrahigh energy protons
我们研究了重子和冷暗物质的密度、暗能量的密度以及当前哈勃参数的值如何影响高能质子在邻近宇宙中的传播。我们考虑到宇宙微波辐射的能量损失，唯一一个相关的质子以上$10^{18}$ eV的，我们探讨的依赖Greisen-Zatsepin-Kuz'min（GZK）的宇宙学视界。我们调查了几个宇宙学的情况下，从物质为主的能量为主的，我们认为在哈勃参数的不确定性的影响，在$Λ-$冷暗物质（CDM）的宇宙，估计从最近的观测，在GZK地平线。（未知）河外磁场对我们的研究的影响进行了讨论，以及可能的探测哈勃参数可通过当前和未来的实验。
2012-12-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing a reported correlation between arrival directions of ultrahigh-energy cosmic rays and a flux pattern from nearby starburst galaxies using Telescope Array data
Pierre Auger合作组织（Auger）最近报道了能量超过39 EeV的宇宙射线的到达方向与23个邻近星暴星系（SBG）的通量模式之间的相关性。在这封信中，我们使用望远镜阵列实验（TA）在2008年5月至2017年5月的9年期间探测到的宇宙射线来测试相同的假设。与俄歇分析不同，我们没有优化参数值，而是将它们固定在俄歇发现的最佳拟合值上，即假设源自列表中SBG的宇宙射线的各向异性分数为9.7%，相关性的角度尺度为12.9°。考虑到两个实验的能量尺度差异，我们采用的能量阈值为43 EeV，对应于Auger中的39 EeV。我们发现TA数据与各向同性在1.1σ内相容，与俄歇结果在1.4σ内相容，这意味着它不能区分这两种假设。
2018-10-22 astro-ph.HE
Rare Transients in Nearby Galaxies Explain Ultra-high-energy Cosmic Rays
近邻星系中的稀有暂现源可解释超高能宇宙射线的各向异性、成分和能谱特征
2025-12-06 astro-ph.HE
Cosmic ray electron anisotropies as a tool to discriminate between exotic and astrophysical sources
PAMELA，ATIC，PPB BETS和费米合作的最新结果将电子通量测量的能量范围扩展到了100 GeV范围内的未探索能量，证实了HEAT和AMS 01数据已经提出的大约10 GeV的碰撞。这种碰撞可以用奇异物理学背景下的暗物质湮灭来解释，或者用附近的天体物理学来源来解释，例如双星。为了区分初级正电子产生的竞争模型，各向异性的研究，补充光谱测定，显示为寻找轻子过剩的起源的新工具。在这封信中，我们计算了收集所有已知的伽马射线天体（如ATNF目录中所列）和湮灭暗物质对电子通量的贡献，无论是在团晕的情况下，还是在多余的物质可以归因于附近相当大的暗物质团的情况下。我们解决的问题，在这两种情况下的电子各向异性和估计的前景，一个小的偶极各向异性可以发现费米天文台。
2009-09-18 astro-ph.CO 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
Exploring the role of accretion shocks in galaxy clusters as sources of ultrahigh-energy cosmic rays
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA, CNEA-CONICET-UNSAM)（探测与天体粒子技术研究所）；Centro Atómico Constituyentes（孔斯蒂图延特斯原子中心）；Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA)（天体物理学与空间物理研究所）
研究银河团吸积激波作为极高能宇宙射线源的可能性，通过拟合观测数据确定模型参数，探讨其在解释宇宙射线通量中的作用。
2026-01-26 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
Co-evolution of cosmic ray energy spectra, composition, and anisotropies
Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)（德国电子同步辐射研究所）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文提出宇宙射线能谱、成分和各向异性在宽能量范围内呈现相关特征，通过四分量模型（银河系源、局域源、两个河外源）解释这些特征，并揭示银河系到河外起源的过渡发生在约10^8 GeV。
2026-05-26 astro-ph.HE
Cosmic Clues from Amaterasu: Blazar-Driven Ultrahigh-Energy Cosmic Rays?
研究探讨附近耀变体 PKS~1717+177 在洛伦兹不变性破缺下作为 244 EeV 天照超高能宇宙射线事件来源的可行性，提出多信使框架并预测中微子通量。
2025-07-09 astro-ph.HE
Case for Centaurus A as the main source of ultrahigh-energy cosmic rays
该研究论证半人马座A可能是踝点以上超高能宇宙线的主要来源，通过分析源光谱、成分特性及磁场偏转等，提出C/O混合物更契合观测，并解释了各向异性与通量分布特征。
2024-11-27 astro-ph.HE
Ultra High Energy Cosmic Rays: Anisotropies and Spectrum
皮埃尔·俄歇天文台最近关于超高能宇宙射线事件和附近几个离散源之间可能存在关联的结果可能是带电粒子天文学新时代的起点。在本文中，我们引入一个简单的模型来确定任何本地分布的源的预期通量的影响。我们考虑两个人口的来源：遥远的源均匀分布和本地点源。我们研究的预期流量的本地分布的源的影响，也指的是一套天体物理对象的相关性与俄歇事件的实验声称。
2011-06-04 astro-ph.HE hep-ph
Detectability of ultrahigh energy cosmic ray signatures in gamma rays
超高能宇宙射线注入星系际介质，通过初级粒子与辐射背景相互作用产生高电磁分量，导致以源位置为中心的GeV-TeV γ射线晕的产生。本文探讨了这种伽马射线晕的可探测性的前景。我们探索了广泛的天体物理参数，包括大尺度结构中磁场的不均匀分布以及各种可能的化学成分和注入光谱;我们考虑了位于星系团外部的源的情况。相对于与超高能次级对的同步辐射相关的伽马射线通量，我们证明了它并不强烈地依赖于这些参数，并得出结论，其大小最终取决于初级宇宙射线中注入的能量。将宇宙线光度与对测量的宇宙线光谱的贡献联系起来，我们发现由相同光度源产生的伽马射线晕远低于当前或计划的仪器灵敏度。只有那些位于几百兆秒差距以上，并且在10^19 eV处贡献了大于10%的通量的稀有而强大的稳定源才有可能被探测到。我们还讨论了由超高能宇宙射线引发的逆康普顿/对产生级联产生的γ射线晕。后一种信号强烈地依赖于河外磁场的结构;如果B > 10^（-14）G的磁场的填充因子小于几倍，则在一定程度上它由同步信号支配。最后，我们简要讨论了附近潜在源的情况，如半人马座A。
2010-11-02 astro-ph.HE
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
Neutron-mirror neutron oscillations for solving the puzzles of ultrahigh-energy cosmic rays
基于新近提出的中子-镜像中子振荡的镜像物质模型（$n-n'$），解释了超高能宇宙射线（UHECRs）的相关问题。特别是，在新的镜像物质模型下，假设镜像与常温的温度比为$T'/T \sim 0.3$，可以很好地理解UHECR的Greisen-Zatsepin-Kuzmin（GZK）截止附近的现象。计算了宇宙微波背景不透明度对GZK效应的抑制因子，与观测值符合较好。大多数超级GZK事件（即，GZK截止值以上），正如新模型所预测的那样，来自电磁望远镜看不见的镜像物质源，可以在更远的距离穿透镜像宇宙微波背景。最值得注意的是，望远镜阵列（TA）合作观察到的热点中的超GZK和亚GZK事件之间的反相关可以在这个模型中自然理解。在新理论下，还讨论了来自TA热点的超高能ECR与附近强源如IceCube探测到的高能中微子、LIGO观测到的最大的黑洞合并（GW 170729）以及最热的恒星形成超星系团Lynx Arc之间的可能相关性.
2020-06-22 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic magnetic fields and implications for HE particle anisotropies
我回顾了已知的和推测的空间磁场，从我们的银河系环境到遥远的宇宙超越GZK地平线。这包括我们逐渐改进银河系内CR传播环境的规范，附近的宇宙在~10 Mpc内，并在100 Mpc附近到达GZK "视界"。在这些适度的星系际距离内，我们希望在CR能量高于~1019eV的情况下具有一定的指向能力，并且对于不同的物种，因为观察到的事件数量在不久的将来会在这个范围内积累。本文还讨论了GZK视界以外更广阔的星系际传播环境。它为理解其他类型的各向异性，包括HE光子，中微子，轻子等的来源，以及理解相对到达时间差异，如星系际介质中轻子光子级联产生的差异，提供了有用的背景。潜在的UHECR源的全球布局可能与宇宙细丝和空洞的大尺度结构（LSS）有关，至少在~100 Mpc范围内。可能的源候选人UHECR生产进行了讨论，在各种红移范围内z~2。讨论的候选者是活动星系核喷流源，半人马座A和更遥远的巨型射电星系，以及可能的间接作用的星系有一个强大的磁化CR气体流出，是由“星爆”，涉及多个超新星和其他高能恒星事件驱动。描述了各种分析方法。我还讨论了结果的当前状态以及近期改进它们的前景。
2010-11-22 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
Highlights from the Pierre Auger Observatory (ICRC2019)
皮埃尔·俄歇天文台收集了15年多的数据，积累了世界上最大的高能宇宙射线（UHECR）照射量。UHECR的能谱已被测量到$10^{20.2}$ eV，并利用天文台的荧光和表面探测器对其质量组成进行了研究。对UHECR到达方向的分析使我们能够在三十多年的能量中测量它们的大尺度各向异性。目前正在进行中等尺度各向异性的搜索，暴露量约为$100,000$ km $^2$ sr yr。首次获得了$4 \times 10^{18}$ eV以上倾斜空气簇射中μ子数量的波动，而$10^{17.5}-10^{18.3}$ eV能量范围内的更多信息来自天文台地下散射器对μ子的直接测量。此外，我们还讨论了中性粒子通量的极限和从瞬变天体物理源中寻找UHE中微子的结果。目前的结果所开辟的新视角要求对天文台进行升级，其主要目的是收集关于最高能量宇宙射线的基本质量的新信息，以了解观测到的通量抑制的起源。介绍和讨论了天文台AugerPrime升级的进展情况。
2019-09-24 astro-ph.HE
Nearby source interpretation of differences among light and medium composition spectra in cosmic rays
最近AMS-02报告了初级宇宙射线中质量成分（氖、镁、硅）能谱的精确测量结果，揭示了与轻成分（氦、碳、氧）不同的性质。本文提出了一个近源方案，并结合背景源的贡献，来解释宇宙线Ne，Mg，Si的新测量谱，特别是它们与He，C，O谱的差异。它们在高能量下的差异可以自然地由附近源的元素丰度来解释。具体地说，Ne、Mg、Si元素的近源与背景的丰度比比He、C、O元素的丰度比低$\sim1.7$倍。这种差异可能是由于祖星的恒星演化或附近源的加速过程/环境的丰度差异。这一方案可以同时解释CREAM/NUCLEON/DAMPE最近揭示的宇宙线谱的高能谱软化特征以及大尺度各向异性的能量依赖行为。据预测，Ne，Mg，Si组的PeV能量以下的偶极各向异性振幅小于He，C，O组，这可以用未来的测量进行测试。
2020-08-25 astro-ph.HE
Ultraheavy Ultrahigh-Energy Cosmic Rays
Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究超重核作为超高能宇宙射线的传播特性，发现其能量损失长度显著长于质子和中间质量核，推测高能宇宙射线可能由超重超高能宇宙射线构成，并首次约束其来源贡献。
2026-05-09 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
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
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
The Dipole Anisotropy of Galactic Cosmic Rays
银河系宇宙射线的到达方向在不同的角尺度上表现出千分之一的各向异性。最近对TeV-PeV宇宙射线的观测表明，偶极各向异性具有很强的能量依赖性，在100 TeV附近出现相位翻转。我们认为，这种行为可以很好地理解的各种效应的组合：宇宙射线的各向异性扩散，附近的源的存在下，康普顿-Getting效应从我们的相对运动和地面观测站的重建偏差。
2018-11-20 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
Microquasar remnants as hidden PeVatrons
Instituto Argentino de Radioastronomía (CCT La Plata, CONICET（阿根廷射电天文研究所）；CICPBA（拉普拉塔国立大学天文与地球物理学院）；UNLP)（巴塞罗那大学宇宙科学研究所）；Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata；Departament de Física Quàntica i Astrofísica, Institut de Ciències del Cosmos (ICC), Universitat de Barcelona (IEEC-UB)
微类星体残骸可能解释部分未知的高能伽马射线源，通过残留粒子与分子云碰撞产生伽马射线。
2025-12-08 astro-ph.HE
A roadmap for searching cosmic rays correlated with the extraterrestrial neutrinos seen at IceCube
我们已经建立了一个天空地图，它应该是预期的120 EeV的宇宙射线宇宙射线（UHECR）的到来方向与最新的天体物理中微子轨道在冰立方，这是作为点源观察到的。为了计算这些到达方向，我们考虑了银河系和河外磁场对宇宙射线偏转的贡献，以及与当前预期兼容的UHECR成分。我们采用Jansson-Farrar JF 12模型计算银河磁场，河外磁场强度为1 nG，相干长度为1 Mpc。我们观察到，银河系平面以外的区域与中微子轨道的相关性更强，而不是邻近或其中的区域，前者是寻找UHECR通量过度或各向异性的良好候选者。此外，作为一个例子，我们集中在150 EeV的UHECR到达方向的区域，该区域与位于北半球远离银道面的$(l,b)=(-137.1^\circ,65.8^\circ)$的冰立方事件37相关，得到了角大小$\sim 5^\circ$，对于200 EeV为$\sim 3^\circ$，对于120 EeV为$\sim 8^\circ$。本文提出的结果代表了一个有用的UHECR过量搜索天空地图指南。
2020-05-19 astro-ph.HE
The Highest-Energy Cosmic Rays Cannot be Dominantly Protons from Steady Sources
观测到的大部分高能宇宙射线可能是轻元素或重元素，并且起源于稳定或短暂的源群。这给我们留下了四个一般类别的来源。能量需求对单个源的亮度设定了下限，而天空中粒子到达方向的分布对源数密度设定了下限。后一种约束取决于由于带电粒子在从源到地球的传播期间的磁偏转而导致的天空图中的角拖尾。我们对比这些限制与现有的发光稳定的物体在附近的宇宙调查的光度函数，并强烈约束的四类源模型，即稳定的质子源。在95%的置信水平下，排除了能量为$> 8\times 10^{19}\,$ eV的宇宙射线主要是来自稳定源的纯质子的可能性，前提是质子在飞行中经历小于$30^\circ$的磁偏转。
2016-10-25 astro-ph.HE
