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
Search for clustering of ultra high energy cosmic rays from the Pierre Auger Observatory
我们提出的搜索结果之间的最高能量的事件检测到的皮埃尔俄歇天文台的表面探测器在2004年1月1日和2007年8月31日的聚类。我们分析的自相关函数，在一个给定的角度内的角度分离的对的数量进行比较，从一个各向同性分布的期望。以高于30 EeV的能量和小于30度的角度进行扫描，对于E > 57 EeV和在9度和22度之间的宽范围的分离角，出现最显著的对过量。像这样的过剩有大约2%的机会概率来自各向同性分布，并且出现在皮埃尔俄歇天文台报告的宇宙射线与附近天体的到达方向相关的相同能量阈值。
2009-01-29 astro-ph.HE
The current recorded signals of ultrahigh-energy $γ$-rays may come from EeVatrons in the galaxy
用胶子凝聚效应的强子模型解释了超新星遗迹G106.3+2.7的硬$γ$射线谱。这意味着不仅PeVatron，而且EeVatron普遍存在于包括我们银河系在内的宇宙中，它们可以将质子加速到“脚踝”之外（$10^{19}~eV$）。虽然这些质子束在星系中非常微弱，在地球上无法单独观测到，但胶子凝聚效应可能会大大增强质子-质子截面，从而可以补偿微弱的质子通量，产生观测到的$γ$ -射线。我们还表明，质子中的胶子凝聚效应提供了一个有效的转换机制的动能到$γ$ -射线在宇宙中。
2021-09-22 astro-ph.HE hep-ph
An isotropic full-sky sample of optically selected blazars
本文构建并发布一个光学选择、全天各向同性的耀变体星表，含651个亮耀变体及336个确认 BL Lac，以支持高能中微子、宇宙线和伽马射线统计研究。
2024-06-17 astro-ph.HE
Two Numerical Methods for the 3D Anisotropic Propagation of Galactic Cosmic Rays
传统的宇宙线传播模型通常假设一个各向同性的扩散系数来解释宇宙射线被湍流的星际磁场随机偏转。这样的图像是非常成功的解释许多观测现象有关的银河系宇宙射线的传播，如破碎的幂律能谱，二次到一次比等，但是，各向同性的扩散假设正面临着严峻的挑战，从最近的观测。特别是，对TeV宇宙射线的大尺度各向异性的观测表明，偶极子方向与传统模型的预测不同。一个可能的原因是，大尺度规则磁场导致宇宙射线的各向异性扩散，没有被包括在公共数值包提供的模型。本文提出了求解$3$维各向异性输运方程的两种数值格式：伪源方法和Hundsdorfer-Verwer格式。两种方法都通过重现实测的B/C和质子谱以及二维模拟所期望的谱指数径向变化进行了验证。作为预测能力的演示，偶极各向异性也计算了一个玩具模拟与粗糙的磁场。
2020-03-21 astro-ph.HE
Limit on an Isotropic Diffuse Gamma-Ray Population with HAWC
高海拔水切伦科夫天文台（HAWC）的105天的数据已被用来放置一个新的限制各向同性扩散伽马射线人口超过10 TeV。高能各向同性弥散伽马射线发射是由未被分辨的河外天体（如活动星系核）产生的，高能宇宙射线与银河系间介质的相互作用或暗物质湮灭可能会产生贡献。各向同性的扩散伽马射线发射已被观察到高达近1 TeV。在此能量以上，仅报告了上限。这些能量以上的各向同性光子数的观测或极限对局部天体物理粒子的产生非常敏感。特别值得注意的是，我们预计光子人口伴随着TeV-PeV天体物理中微子探测在IceCube仪器。对高于这个能量的光子数的观测或限制可以指出这些中微子的起源，表明它们是否在伽马射线视界内。HAWC对100 GeV至100 TeV之间的伽马射线具有卓越的灵敏度，可持续观察头顶天空，并测量或限制1 TeV以上的各向同性辐射。我们提出了一个限制在10 TeV以上的基础上的背景拒绝在105天的观测蟹状星云与HAWC。随着更多的数据和研究，该限值将大幅改善。
2015-08-17 astro-ph.HE
The Effect of Cosmic Rays on Cometary Nuclei: I Dose deposition
彗星是小天体，被认为包含了太阳系中最原始的物质。然而，自从它们在4.5 Gy前形成以来，它们已经被不同的过程改变了。虽然没有暴露在太多的电磁辐射中，但它们会经历强烈的粒子辐射。银河宇宙射线和太阳高能粒子具有广泛的能量谱，与彗星表面和次表面相互作用;它们是柯伊伯带或奥尔特云中彗星空间风化的主要来源;也影响彗星凝聚之前的冰。虽然低能粒子只与彗星表面相互作用，但最具活力的粒子会将大量能量沉积到数十米以下。这种相互作用可以改变彗星冰中的同位素比率，并通过辐解产生次级化合物，如O2和H2 O2（论文II：Maggiolo等人，2020年）。在本文中，我们模型的能量沉积的高能粒子作为深度的函数，使用Geant 4应用程序修改，占同位素创建过程。我们对银河宇宙射线和太阳高能粒子沉积在彗星核中的能量进行了定量计算。论文二将讨论能量沉积对彗星冰的同位素和化学成分的影响及其对解释彗星观测，特别是欧空局/罗塞塔航天器对67 P/Churyumov Gerasimenko的观测的影响。
2020-12-10 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.space-ph
Neutrino Constrains to the Diffuse Gamma-Ray Emission from Accretion Shocks
气体在大尺度结构形成过程中的积聚被认为会引起能够加速宇宙射线的冲击。这一过程导致了各向同性的河外伽马射线辐射，从而构成了费米-LAT观测到的河外伽马射线背景。不幸的是，这种发射一直难以约束，因此对任何提取潜在暗物质信号的尝试都呈现出不确定的前景。最近，冰立方探测到高能各向同性中微子流，可能来自河外。一般来说，中微子可以与伽马射线联系起来，因为宇宙射线相互作用产生中性和带电的π介子，其中中性π介子衰变为伽马射线，而带电π介子衰变为中微子。通过假设各向同性高能冰立方中微子完全由宇宙射线在结构形成过程中的吸积激波中加速产生，我们得到了对大尺度结构形成（强）激波γ射线发射的最强约束，发现它们最多能使河外γ射线本底的~20%，对应于谱指数为2的中微子通量，或对于光谱指数2.46约为10%。由于宇宙射线在吸积激波中被加速的典型物体是星系团，因此观测到的高能中微子通量可以用来确定主要星系团类型的γ射线发射和限制加速效率，从而探测大尺度结构形成的过程。
2015-06-29 astro-ph.HE
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
Origin of Cosmic Rays
有人认为，宇宙射线有三个“起源”：粒子的起源、能量的起源和加速的地点。每个起源的证据进行了讨论，并概述了一个合理的合成银河系起源的粒子的能量主要来自（但不限于）超新星爆炸，加速的网站是在强碰撞冲击波，和加速粒子来自星际和拱星的物质扫过这些冲击。如果这些冲击能够（正如最近的观测和理论工作所表明的那样）显著地放大磁场，那么这幅图似乎能够解释$3\times10^{18}\,\rm eV$“脚踝”以下所有能量的宇宙射线粒子。高于这个能量的粒子通常被认为是银河系外的起源，并简要讨论了这些UHE粒子可能的加速位点。
2012-03-16 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
Circum-Galactic Gas and the Isotropic Gamma Ray Background
宇宙射线与银河系星际气体和辐射场的相互作用提供了费米伽马射线太空望远镜观测到的大部分伽马射线。除了沿着银盘密集分布的气体外，流体动力学模拟和观测证据都支持存在一个热的（T~10^6 K）电离氢（H_II）晕，其密度不可忽略地延伸到银河系的维里半径。我们表明，宇宙射线碰撞与这种环银河系的气体应该预期提供一个显着的伽马射线通量，在10%的顺序上观察到的同位素伽马射线背景能量在1 GeV以上。此外，沿某一视线方向的其他星系的扩展H_II晕所产生的γ射线对本底的贡献也是相似的。
2012-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Ultrahigh Energy Cosmic Rays: Review of the Current Situation
介绍了宇宙中能量最高的粒子--高能宇宙射线的数据现状。该领域的新结果来自美国犹他州的望远镜阵列实验。因此，我们集中讨论该实验的结果，并将其与最近的另外两个实验，高分辨率蝇眼和南方俄歇天文台的测量结果进行比较
2012-10-02 astro-ph.HE
TeV gamma-rays from UHECR interactions in AGN cores: Lessons from Centaurus A
TeV的伽马射线已经从耀变体以及像M87和Cen A这样的射电星系中观测到。在轻子模型中，超过对产生阈值的伽马射线可以从超相对论性喷流中逃逸，因为与各向同性发射所需的那些相比，大的洛伦兹因子降低了背景光子密度。在这里，我们讨论一个替代方案，VHE光子产生的次级从UHECR相互作用的活动星系核。我们表明，TeV的伽马射线可以逃脱的核心，尽管大的红外和紫外背景。对于特殊的情况下，岑A，我们研究，如果各种现有的观测从远红外线的UHE范围内可以调和在这张照片。
2010-04-29 astro-ph.HE
KASCADE-Grande Limits on the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Flux between 100 TeV and 1 EeV
KASCADE和KASCADE-Grande是多探测器装置，用于测量超高能宇宙射线的单个空气簇射。根据KASCADE和KASCADE-Grande测量的数据集，90%的C.L.在${10}^{14} - {10}^{18}$ eV的能量范围内确定初级宇宙射线通量中伽马射线通量的上限。分析是通过选择一个低μ子含量的空气簇射相比，由高能核引起的空气簇射的伽马射线诱导的阵雨预期。用$1.1 \times {10}^{-5}$在$3.7 \times {10}^{15}$ eV处得到γ射线占宇宙线总通量的最佳上限。转换为绝对伽马射线通量，这对一些基本的天体物理模型设置了限制，例如至少一个冰立方中微子过剩模型的源距离。
2017-10-08 astro-ph.HE
Probing Cosmic-ray Propagation with TeV Gamma Rays from the Sun Using the HAWC Observatory
内太阳系的宇宙射线受到地磁场和行星际磁场的偏转，同时与太阳的光球层相互作用，产生伽马射线。这种现象可以通过观测来自太阳方向的宇宙射线通量中的缺陷（“阴影”）和在各向同性背景之上寻找多余的光子信号来研究。自2014年底以来，墨西哥的高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台一直在收集TeV能量的太阳盘数据。我们提出了我们的第一个努力，估计从太阳的TeV伽马射线的光度，可用于限制生产机制，包括天体物理过程和超越标准模型的预测。
2017-08-11 astro-ph.HE
A Method for Constraining Cosmic Magnetic Field Models Using Ultra-High Energy Cosmic Rays: The Field Scan Method
银河系的磁场，局部观察到的数量级为几个$μ$ G，是足够强大的诱导偏转超高能宇宙射线的到达方向。我们提出了一种方法，建立措施的自我一致性的假设集组成的宇宙磁场模型和超高能宇宙线的组成和源分布。该方法使用两个独立的过程来比较磁场模型外的回溯速度矢量与具有相同初级能量的多个各向同性观测的回溯速度方向的分布。这允许估计观测数据和模拟各向同性观测之间的统计一致性。不一致的各向同性的期望源相关性在这两个程序被解释为假设集提供了一个自洽的描述GMF和UHECR属性的宇宙线观测。
2012-07-06 astro-ph.HE astro-ph.IM math-ph
How far are the sources of IceCube neutrinos? Constraints from the diffuse TeV gamma-ray background
冰立方最近探测到的TeV-PeV中微子的几乎各向同性分布表明，它们来自我们银河系以外的距离，但由于缺乏与已知来源的任何联系，它们的距离在很大程度上是未知的。在本文中，我们建议，随着中微子的产生，累积的TeV伽马射线发射可以用来约束这些中微子源的距离，因为由于河外背景光（EBL）的吸收，TeV伽马射线的不透明度取决于这些TeV伽马射线已经走过的距离。由于\emph{Fermi}测量到的河外TeV背景比预期的与冰立方中微子相关的累积通量弱得多，如果冰立方中微子的来源对TeV伽马射线是透明的，那么大多数的冰立方中微子必须来自大于TeV伽马射线视界的距离。我们发现80%以上的冰立方中微子应该来自红移为$z>0.5$的源。因此，找到与冰立方中微子相关的附近来源的机会很小。我们还发现，为了解释TeV γ射线发射约束下的中微子通量，中微子源密度的红移演化必须至少与宇宙恒星形成速率一样快。
2016-05-18 astro-ph.HE
Propagation of Low-Energy Cosmic Rays in Molecular Clouds: Calculations in Two Dimensions
我们用包含E-M力的碰撞玻尔兹曼输运方程计算宇宙线输运。我们应用Crank-Nicholson方法来求解这个方程。在每个时间步，宇宙射线的空间分布被应用到ZEUS 2D磁流体力学模型，然后利用该模型计算得到的E-M场。最后，将场应用于初始方程。该序列在许多时间步长上重复，直到达到稳定状态。我们认为从t = 0，直到稳定状态的各向同性的低能量宇宙射线通量的结果，也为一个增强的宇宙射线通量撞击在一侧的分子云。该宇宙射线通量用于确定星际氢通过宇宙射线的电离率zeta。天体化学的影响简要地提到。
2011-10-13 astro-ph.HE
Filamentary Diffusion of Cosmic Rays on Small Scales
我们研究了宇宙射线（CR）在其源附近的扩散。在具有最大空间变化尺度Lmax的纯各向同性湍流磁场中，我们发现CR在距离其源r <~ Lmax处各向异性扩散。结果表明，源周围的CR密度具有很强的不规则性，并呈现出明显的不规则结构。我们确定了标准扩散的过渡时间t* 为t* ~ 10^4 yr（Lmax/150 pc）^b（E/PeV）^（-g）（Brms/4 μ G）^g，其中b ~ 2，g = 0.25-0.5，适用于具有柯尔莫哥洛夫功率谱的湍流场。我们计算的光子发射由于CR与气体的相互作用和由此产生的不规则的源图像。
2012-06-28 astro-ph.HE
Potential constrains on Lorentz invariance violation from the HAWC TeV gamma-rays
天体物理场景提供了一个独特的机会来测试洛伦兹不变性破坏（LIV）的可能签名，由于它们涉及的高能量和非常长的距离。通过假设的洛伦兹不变性破坏对光子色散关系的各向同性修正具有足够能量的光子不稳定并且衰减非常快的后果。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台对100 GeV至100 TeV能量范围内的伽马射线敏感，使其成为研究LIV的非常有用的工具。在这项工作中，我们提出了潜在的严格限制的LIV能量尺度在一阶和二阶修正的潜在观测的初级非常高的能量光子在HAWC的能量范围。
2017-08-10 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
Gamma rays from Galactic pulsars
年轻的超新星和毫秒级超新星的伽马射线被认为是高纬度地区{ \it Fermi}大面积望远镜（LAT）观测到的弥散伽马射线辐射的一部分。我们推导出的贡献，通过使用无线电伽马射线的信息，我们发现，它们只解释了一小部分的各向同性扩散的伽马射线背景的historars未检测到的对应。
2014-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The gamma-ray emission from Radio Galaxies and their contribution to the Isotropic Gamma-Ray Background
该研究通过射电与伽马射线相关性及叠加分析，评估射电星系对各向同性伽马射线背景的贡献，发现其贡献约为IGRB强度的30%，低于先前估计。
2025-10-07 astro-ph.HE
Search for high-energy neutrino emission from hard X-ray AGN with IceCube
冰立方中微子天文台已经探测到TeV-PeV范围内的高能天体物理中微子。这些中微子在天空中具有各向同性的分布，因此可能来自河外来源。活动星系核是一类天文天体，它们是有希望的中微子源候选者，因为它们具有高电磁光度和将宇宙射线加速到能量大于10 $^{16}$ eV的潜在能力。这些宇宙射线在活动星系核环境中的相互作用预计会产生中微子和π-γ射线。一些活动星系核辐射的强子模型表明，这样的伽马射线可以反过来与活动星系核的密集光子场相互作用，并级联为硬X射线和MeV伽马射线。我们提出了一个更新的冰立方堆积分析寻找高能中微子从硬X射线源采样的$\textit{Swift}$ -BAT AGN光谱调查。
2021-07-18 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
Large-scale distribution of cosmic rays in right ascension as observed by the Yakutsk array at energies above $10^{18}$ eV
我们提出的搜索结果的各向异性的赤经（$RA$）分布的到达方向的宇宙射线（CR）的雅库茨克阵列在1974- 2008年的观测期间，在能量范围以上$10^{18}$ eV。两种分析方法适用于两个子样本的数据。特别地，给出了第一和第二谐波幅度的估计，以及相邻能量间隔中的第一谐波相位。方差分析表明，相对于各向同性分布，能量仓$(10^{19},1.78\times10^{19})$ eV中的$RA$分布的最小宽度显著收缩，这可能归因于间隔$RA\in(15^0,45^0)$内的CR的可能来源。
2014-07-07 astro-ph.HE
Can astrophysical neutrinos trace the origin of the detected ultra-high energy cosmic rays?
由于天体物理学中微子是在宇宙射线的相互作用中产生的，因此利用中微子的方向相关性来识别宇宙射线的起源是该领域最有趣的可能性之一。为此，特别是超高能宇宙射线（UHECR）是有希望的，因为它们比低能量的宇宙射线更少地被河外和银河磁场偏转。然而，UHECR的光强子相互作用限制了它们的视界，而中微子在宇宙学距离上不相互作用。我们研究的可能性，以寻找各向异性从理论的角度来看，考虑到UHECR视界，磁场偏转，和宇宙学源的演化，通过调查中微子UHECR的相关性。在假设中微子和UHECR都来自同一个源类的情况下，我们证明了中微子多重态的非观测强烈限制了发现中微子-UHECR关联的可能性。
2020-04-09 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
Upper limits on the isotropic diffuse flux of cosmic PeV photons from Carpet-2 observations
PeV能区各向同性扩散γ射线通量是高能天体物理中微子起源模型多信使检验和新物理研究的重要工具。到目前为止，还没有观察到这种通量。地毯-2是一个空气簇射实验，能够探测能量超过0.1 PeV的天体物理伽马射线。在这里，我们报告了1999-2011年和2018-2022年获得的地毯-2数据的各向同性伽马射线通量的上限。这些结果是用基于μ子数分布形状的新统计方法获得的，总结了升级后的装置Carpet-3开始运行时的Carpet-2观测结果。
2022-12-23 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
Lepto-Hadronic Origin of gamma-rays from the G54.1+0.3 Pulsar Wind Nebula
G54.1+0.3是一个蟹状脉冲星风星云（PWN），在所有由年轻旋转动力脉冲星驱动的星云中，具有最高的$γ$射线与X射线光度比。我们的PWN的光谱演化模型，发现很难匹配所观察到的多波段数据与轻子单独使用合理的模型参数。而在轻子-强子混合模型中，TeV光子主要来自质子-质子相互作用中的$π^0$衰变，能很好地再现观测到的光子谱。新发现的PWN内部或附近的红外环和分子云可以作为PWN质子轰击的靶。
2010-08-16 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
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
Using ultra-high energy cosmic rays and air showers to test Lorentz invariance within modified Maxwell theory
超高能的宇宙射线和空气簇射是检验洛伦兹不变性有效性的独特工具。一个简要的概述是这样的测试集中在各向同性，非双折射洛伦兹违反（LV）的光子部门。基于真空切伦科夫辐射和光子衰减的明显缺乏，LV参数$κ$绑定到$-0.6 \cdot 10^{-20} < κ< 6 \cdot 10^{-20}$（98\% CL）。我们报告了宇宙射线光子观测的最新极限和在空气簇射中测试真空切伦科夫辐射的初步结果。
2022-08-18 astro-ph.HE hep-ph
Tidal disruption jets of supermassive black holes as hidden sources of cosmic rays: explaining the IceCube TeV-PeV neutrinos
产生高能中微子的宇宙射线相互作用也不可避免地产生高能伽马射线，这些伽马射线在逃离源后最终成为弥漫的高能伽马射线背景。最近的研究发现，IceCube探测到的$\sim30$ TeV的高通量中微子导致了超过费米各向同性γ射线背景的10-100 GeV的累积γ射线通量，这意味着中微子是由隐藏的宇宙射线源产生的，其中GeV-TeV的γ射线是不透明的。在这里，我们认为，相对论喷流的潮汐破裂事件（TDE）的超大质量黑洞是这样的隐藏源。我们考虑了在黑洞周围一个扩展的光学厚包层中的喷流传播，这是由破裂过程中喷出的物质引起的。虽然强大的喷气机可以从信封中挣脱出来，但不太强大的喷气机将被扼杀在信封中。喷流通过内部冲击或反向冲击加速宇宙射线，并通过与周围致密介质或光子的相互作用进一步产生中微子。到目前为止发现的所有三个TDE喷流都没有被费米/LAT探测到，这表明GeV-TeV的伽马射线被这些喷流吸收。来自TDE喷流的累积中微子通量可以解释IceCube在PeV能量下观察到的中微子通量，并且如果大多数TDE中存在较弱的阻塞喷流，则也可以解释$\sim30$ TeV下的较高通量。
2015-12-29 astro-ph.HE
Gamma-ray Production in the Extended Halo of the Galaxy and Possible Implications for the Origin of Galactic Cosmic Rays
各种研究都暗示银河系周围存在一个延伸到100 kpc的气体晕。银河宇宙射线（CR）通过扩散或与可能存在的大规模银河风对流传播到晕，可以与其中的气体相互作用，并通过质子-质子碰撞产生伽马射线。我们计算了晕内宇宙线的分布和γ射线通量，并探讨了扩散系数、CR光度、CR谱指数等模型参数对结果的影响。我们发现，目前使用费米大口径望远镜对$\lesssim$ TeV各向同性伽马射线背景的测量已经接近可以对银河宇宙线的性质提供有趣约束的水平（例如，CR光度$L_{CR}\leq 10^{41}$ erg/s）。我们还讨论了费米泡和冰立方中微子起源于宇宙射线与晕中气体的质子-质子碰撞的可能性，以及我们的结果对我们银河系热环星系介质的重子预算的意义。考虑到各向同性的伽马射线背景很可能是由未解决的河外源主导的，未来的望远镜可能会从IGRB中提取更多的单个源，因此在我们考虑的湍流晕存在的情况下，对相关量（如银河宇宙线光度和晕中的重子预算）提出更严格的限制。
2018-12-03 astro-ph.GA 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
Analysis of large-scale anisotropy of ultra-high energy cosmic rays in HiRes data
立体数据收集的HiRes实验超过六年的时间内进行检查大规模的各向异性有关的不均匀分布的物质在附近的宇宙。我们考虑小的宇宙射线偏转和大量的源跟踪物质分布的一般情况。在这个物质示踪模型中，预期的宇宙射线通量基本上取决于一个自由参数，即典型的偏转角θ。我们发现，HiRes的数据与阈值能量为40 EeV和57 EeV是不兼容的物质示踪剂模型在95%的置信水平，除非θ大于10度，并与各向同性通量兼容。10 EeV以上的数据集是兼容的物质示踪剂模型和各向同性通量。
2010-02-07 astro-ph.HE
Diffuse emission of TeV Neutrinos and Gamma-rays from young pulsars by Photo-meson interaction in the galaxy
一般认为，年轻的快速旋转的质子星是粒子加速的重要场所，如果磁矩反平行于自旋轴（$\vecμ\cdot\vecΩ<0$），质子可以在极帽区以上被加速到相对论能量。为了获得TeV的银河系扩散中微子和γ射线，首先，我们用蒙特卡罗（MC）方法在银河系中产生了年龄小于$10^6$ yrs的年轻中微子样本;其次，高能质子与软X射线光子相互作用，通过光子过程产生中微子和高能γ射线（$p+γ\rightarrow Δ^+\rightarrow n+π^+/p+π^0$），这些X射线光子来自于中子星表面。结果表明，中微子的TeV扩散通量低于背景通量，这表明目前的中微子望远镜很难探测到它。
2013-04-14 astro-ph.HE
Reconciling cosmic ray diffusion with Galactic magnetic field models
计算了带电宇宙射线在规则和湍流磁场中的扩散系数。如果磁场是由各向同性的湍流分量占主导地位，我们发现，CR驻留在银河系光盘太长。因此，对于各向同性湍流场的强度和相干长度的任何合理值，CR会过量产生像硼这样的次级核。因此，我们得出结论，银河系CR的传播必须是强烈的各向异性，因为足够强的规则场和/或湍流场的各向异性。因此，与各向同性CR扩散的情况相比，对局部CR通量有贡献的源的数量减少了因子${\cal O}(100)$。
2018-07-10 astro-ph.HE
Galaxy Mergers as a Source of Cosmic Rays, Neutrinos, and Gamma Rays
我们研究了大质量星系合并或碰撞中粒子的激波加速，发现宇宙射线（CR）可以被加速到第二膝能~0.1-1 EeV甚至更高，其硬谱指数为Gamma ~ 2.这样的CR在合并冲击的动力学时间尺度内通过强子核相互作用失去能量，产生伽马射线和中微子作为副产品。如果约10%的激波耗散能量进入CR加速，一些局部合并星系将产生CTA可探测到的伽马射线对应物。此外，基于和谐宇宙学，其中很大一部分大质量星系在宇宙学时间尺度内经历了重大合并，中微子对应物可以构成冰立方探测到的各向同性背景的约20- 60%。
2014-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Neutrinos in Light of Fermi-LAT
高能天体物理中微子的产生与强子伽马射线的发射密切相关。我将讨论最近的观测TeV PeV中微子的冰立方切伦科夫望远镜在伽马射线天文学的背景下。由于与宇宙辐射背景的相互作用，河外伽马射线天文学无法直接获得强子伽马射线的相应能量范围。然而，费米大面积望远镜（LAT）观测到的各向同性亚TeV伽马射线背景包含来自电磁级联产生的二次发射的间接信息，并限制了强子发射方案。另一方面，PeV伽马射线的观测将为银河系的辐射提供一个确凿的信号。在一般情况下，交叉相关的中微子发射与（扩展）银河系和河外伽马射线源将作为最敏感的探针，为未来的中微子源的识别。
2015-03-02 astro-ph.HE
The "Dark disk" model in the light of DAMPE experiment
有许多模型认为暗物质是宇宙线正电子过剩的起源。然而，它们面临着伽马射线形式的障碍。简单的DM模型往往会产生过多的伽马射线，导致与各向同性伽马射线背景（IGRB）的矛盾。<<dark disk>>模型被提出来缓解这一矛盾。这项工作认为，在磁盘模型的框架内的DAMPE实验的结果。它是这样一个框架，可以大大提高数据拟合。
2020-11-10 astro-ph.HE
Past Galactic GRBs, and the origin and composition of ultrahigh-energy cosmic rays
皮埃尔·俄歇天文台的最新结果表明，超高能宇宙射线（UHECR）的化学成分与能量有关，在高能量下重元素的比例不断增加。这指出了银河系源的不可忽视的贡献，例如过去的伽马射线暴和银河系中其他罕见但强大的恒星爆炸。银河系磁场中的扩散效应改变了观测到的成分，并使UHECR的通量各向同性，在银河系中心方向上的各向异性高达百分之几，以及由于最近/最近爆发的位置而具有“热点”的一些小尺度各向异性。
2010-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Testing for uniformity of Ultra-High Energy Cosmic Ray arrival directions
超高能宇宙射线（UHECR）的到达方向主要表现为各向同性分布，在某些特定的能量单元中存在一些小的偏差。本文用适合于$10^{18}$ eV以下和以上能量范围的两种方法检验了雅库茨克阵列资料的赤经圆波达方向均匀性。在1974- 2000年的观测期间，在观测到的宇宙射线（CR）的到达方向上没有发现统计上显著的均匀性偏差。
2016-02-29 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
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
Using spherical wavelets to search for magnetically-induced alignment in the arrival directions of ultra-high energy cosmic rays
由于宇宙磁场的作用，超高能宇宙射线（UHECR）可以被偏转，从而在这些粒子的到达方向上产生聚集的能量有序结构，即所谓的多重态。在这项工作中，我们提出了一种新的方法的基础上，球面小波变换，以确定多重包含到达方向的UHECRs的天空地图。该方法被示出在模拟与嵌入在各向同性背景中的多重态具有不同数量的事件。通过计算I型和II型误差来评估算法的效率。
2013-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Contribution From TeV Halos to the Isotropic Gamma-Ray Background
最近的观测表明，类星体被扩展的区域所包围，这些区域通过非常高能量的电子和正电子的逆康普顿散射发射TeV级的伽马射线。这样的TeV晕是银河系TeV级伽马射线发射的一大部分。在本文中，我们计算的伽玛射线光谱的人口TeV晕位于仙女座星系，预测的信号，预计将被探测到的切伦科夫望远镜阵列（CTA）。我们还计算了TeV晕的各向同性伽马射线背景（IGRB）的贡献，发现这些源应有助于显着的最高测量能量，构成高达$\sim 20\%$以上$\sim 0.1 \, {\rm TeV}$观察到的信号的流量。
2021-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
PeV neutrinos from intergalactic interactions of cosmic rays emitted by active galactic nuclei
观测到的遥远耀变体的非常高的能量谱很好地描述了在宇宙射线与背景光子的视线相互作用中产生的次级伽马射线。在没有宇宙射线贡献的情况下，人们不会期望从遥远的源观察到非常硬的光谱，但是宇宙射线相互作用在相对靠近观察者的地方产生非常高能量的伽马射线，并且它们不会被显著衰减。同样的宇宙射线的相互作用预计会产生能量峰值在1 PeV左右的中微子流。我们表明，从许多遥远的来源，漫各向同性中微子背景可以与最近检测到的中微子事件的冰立方实验。我们还发现，从任何个别附近的源的流量是不足以说明这些事件。1PeV附近的窄光谱意味着一些活动星系核可以将质子加速到EeV能量。
2013-07-03 astro-ph.HE hep-ph
The Local Bubble in the interstellar medium and the origin of the low energy cosmic rays
通过对宇宙射线能谱的分析，特别是AMS-02实验的精确数据，支持了局域泡在附近星际介质中的重要作用。这表明，低于约200 GV的刚性（动量/电荷比）的大部分宇宙射线来自局部泡中的超新星遗迹，这些超新星遗迹似乎发生在$10^6$年前，并促成了它的形成。在较高的刚性的贡献，从“本地源”，一个单一的超新星遗迹产生的一些$10^5$年前似乎占主导地位，至少1000 GV。
2016-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic turbulence and propagation of cosmic rays: theory confronted with observations
宇宙线的传播是由星际湍流的性质决定的。星际介质的多相性和驱动机制的多样性导致了湍流特性的空间变化。与此同时，精密的天体粒子实验对传统的宇宙射线（CR）均匀和各向同性输运理论提出了挑战。在粒子输运和星际湍流研究相互碰撞的背景下，我们为CR传播研究开辟了一个新的领域。在这里，我们回顾了我们最近的发展的理解磁流体动力学（MHD）湍流及其连接的基本过程，宇宙射线传播，粒子输运的不同制度，这是增强与观测发现和分析，从多波长观测。
2021-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Turbulent Reacceleration of Streaming Cosmic Rays
亚音速压缩湍流将能量传递给宇宙射线（CR），这一过程称为非共振再加速。它经常被用来解释观察到的比率，初级到二级CR在$\sim \rm GeV$能量，假设完全扩散CR运输。然而，这种估计忽略了CR自我限制和流的影响。我们研究这些问题，在搅拌箱磁流体动力学（MHD）模拟使用雅典娜++，与场对齐的扩散和流CR运输。对于扩散，我们发现CR再加速率与分析预测吻合得很好。当包括流时，再加速率取决于血浆$β$。由于CR和气体变量之间的流修正相移，它们在低$β$环境（如星际介质（ISM））中比正则再加速速率慢，但在高$β$环境（如团内介质（ICM））中保持不变。我们还量化了模拟中的流能量损失率。对于亚Alfvénic湍流，由于平均场和各向同性CR梯度之间的不对准，与各向同性损失率$v_{A} \cdot \nabla P_{\rm CR} / P_{\rm CR} \sim v_{A}/L_{0}$相比，它与分辨率相关（因此在大规模模拟中不收敛）并受到严重抑制（抑制幅度为一个数量级）。与直觉相反，并且与加速效率不同，CR损耗几乎与$β\sim 1-100$上的磁场强度无关，因此，当包括流时，CR损耗不是较低加速率背后的主要因素。虽然本文主要关注的是湍流如何影响CR，在后续文件（巴斯塔和哦，在准备），我们考虑CR如何影响湍流转移能量从MHD级联，改变路径的气体加热和陡峭的湍流功率谱。
2023-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
