Constraints on the hosts of UHECR accelerators
高能宇宙射线在加速器周围的相互作用可以自然地解释观测到的UHECR的光谱和成分，包括脚踝以下的质子丰度。我们发现，天体物理性质的UHECR源环境，如温度，大小，和磁场可以约束的UHECR和中微子数据。将其应用于具有简单结构的候选源表明，星暴星系与这些约束是一致的，但星系团可能与它们处于紧张状态。对于活动星系核和伽玛暴这样的多成分系统，结果是指示性的，但需要定制的分析才能得出明确的结论。
2022-12-20 astro-ph.HE
Reconstructing the Auger UHECR Dipole: A Hybrid Analysis of 4LAC AGNs and Nearby Starburst Galaxies
Indian Institute of Technology, Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Dibrugarh University（迪布鲁格尔大学）
本研究针对奥格天文台观测的UHECR偶极，构建AGN+SBG混合模型，发现单独的AGN或SBG无法解释该偶极，混合模型在8-16 EeV能区拟合良好，且其他能区SBG贡献占比逐渐提升。
2026-08-25 astro-ph.HE hep-th
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
Cosmogenic photons strongly constrain UHECR source models
利用我们最新版本的超高能宇宙线（UHECR）传播蒙特卡罗程序CRPropa 3，可以预测由于UHECR与河外背景光相互作用而产生的中微子和光子通量。再加上费米LAT最近更新的各向同性扩散伽马射线背景（IGRB）数据，现在可以严格限制UHECR源模型。UHECR源的演化在确定预期的二次光子谱中尤其起着重要的作用。纯质子UHECR模型已经受到强烈的约束，主要是费米LAT的IGRB的最高能量箱，只要它们的数密度在最近没有强烈的峰值。
2016-09-12 astro-ph.HE
Revisiting Propagation Delays of Ultra-High-Energy Cosmic Rays from Long-lived Sources
本文重新研究超高能宇宙线在河外传播中的时间延迟，发现其可与AGN活动周期相当甚至更长，从而削弱源关联，并探讨其对化学组成和河外磁场约束的意义。
2025-06-15 astro-ph.HE
Effects of galactic magnetic field on the UHECR correlation studies with starburst galaxies
本研究估算了星系磁场导致的宇宙线相干偏转会给UHECR源搜寻的最大似然分析带来偏差，开发了纳入星系磁场的最大似然方法，理想条件下可在1σ区间内估算真实参数。
2023-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic rays, neutrinos and GeV-TeV gamma rays from Starburst Galaxy NGC 4945
高能天体物理中微子和超高能宇宙射线（UHECR）的探测为探索宇宙射线源提供了新的途径。冰立方探测到的最高能量中微子事件之一，被标记为IC35，接近皮埃尔俄歇天文台探测到的UHECR各向异性区域。附近的星暴星系（SBG）NGC 4945接近这个各向异性区域，并且在IC 35事件的平均角误差范围内。考虑到位于NGC 4945星暴星系SB区的超新星贡献，它可以将质子加速到$\sim 10^{17} \, {\rm eV}$并将它们注入星际介质，我们研究了该星暴星系周围这一事件的起源。我们表明，如果SB区域的磁场强度为$\sim \rm mG$量级，则这些质子与SB区域气体密度的相互作用可以解释费米LAT伽马射线和射电观测。如果考虑质子光谱指数为2.4（2.7），我们估计十年内该源的PeV中微子事件约为0.01（$4\times10^{-4}$），这将表明IC 35不在该SBG的中心区域产生。此外，我们考虑了NGC 4945的超风区域，并表明质子在其中几乎不能被加速到UHEs。
2021-09-14 astro-ph.HE
Identifying Nearby UHECR Accelerators using UHE (and VHE) Photons
10^20 eV质子在河外空间传播时不可避免地会产生超高能光子（UHE，E > 10^19 eV）。它们在这些能量下的短相互作用长度（<20 Mpc），再加上皮埃尔·俄歇天文台探测器对这些粒子令人印象深刻的灵敏度，使它们成为附近超高能宇宙射线（UHECR）源的理想探测器。我们在这里讨论的特定情况下，光子从一个单一的附近（30兆秒差距内）的光源的可能性，这样的对象可能是负责的几个UHECR事件公布的俄歇合作。我们证明，在不久的将来，俄歇应该可以探测到来自这样一个源的几个> 6x10^19 eV UHECR的光子信号。这些光子的检测也将是来自附近源的UHECR的光组成的特征。
2009-07-03 astro-ph.HE
Interactions of Cosmic Rays around the Universe. Models for UHECR data interpretation
超高能宇宙射线（UHECR）预计将在天体物理源中加速，并在撞击地球大气层之前穿过河外空间。它们既与源中的环境相互作用，又与它们遇到的星系际光子场相互作用，根据原子核静止坐标系中的光子能量，在不同尺度上引起不同的过程。UHECR相互作用对河外背景光谱和光致衰变模型中的不确定性很敏感。
2017-05-11 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
Astrophysical neutrino production and impact of associated uncertainties in photo-hadronic interactions of UHECRs
超高能宇宙射线（UHECR）在宇宙中传播时，在其源的稠密辐射场中以及离开宇宙背景的相互作用中可以产生高能中微子。对电流测量的多信使解释深深依赖于对这些相互作用的理解。为了在UHECR源中有效地产生中微子，至少需要中等水平的相互作用，这意味着如果涉及核，则会产生核级联。另一方面，现有的截面数据和相互作用模型对大多数比质子重的原子核的预测结果很差。我们展示了这些不确定性在最先进的光衰变模型中的影响，并激励核截面测量。此外，我们讨论了目前在天体物理学中使用的光介子模型的扩展，并证明了理解UHECR与超共振相互作用的细节的重要性。
2018-09-26 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
Northern Hemisphere UHECR data further supports CMBR photons with weak U(1) component
我进一步检验了宇宙背景辐射（CBR）是由具有弱U（1）分量的光子组成的理论。Tipler（2005）曾指出，标准模型与热力学第二定律的一致性要求早期宇宙CBR主要由SU（2）规范场组成。U（1）场将被抑制。这种方法的结果之一是，超高能宇宙射线（UHECR）将能够传播得比传统上接受的更远，因为SU（2）主导的CBR将在很大程度上无法与右手费米子耦合。我通过在到达方向的三度内找到红移z = 0.1的合适候选项来测试这个新理论是否解决了UHECR起源的问题。利用Fly's Eye北半球UHECR数据，我以80%的成功率确定了北天UHECR的候选者（如果某些可能是活动星系核的天体绝对被确定为活动星系核，则为98.7%）。这与CBR理论相比显得过于简略，而CBR理论对标准模型、早期宇宙学以及物质和反物质的起源都有着重要的意义。这建立在Tipler和Piasecki（2018）的基础上，我们审查了南半球的UHECR数据，获得了86%的成功识别率。我们预测，其余的UHECR不配对的潜在来源将有来源确定后，更密切的望远镜调查这些地区。其他最近的实验进一步表明，CBR光子的SU（2）占主导地位。UHECR的起源问题可能得到解决。
2022-07-11 astro-ph.HE
Probing UHECR production in Centaurus A using secondary neutrinos and gamma-rays
本文研究了超高能宇宙射线（UHECR）与河外背景辐射相互作用产生中微子和光子的过程。假设半人马座A是UHECR的主要来源，并研究了通过探测UHECR传播过程中产生的次级中微子和光子来识别该来源的可能性。模拟了15个关于3个河外磁场（EGMF）和5个成分丰度的天体物理模型。研究了中微子和光子的通量和到达方向。它表明，从岑A的信号的检测与统计意义是可以实现的，目前的观测站在几年内，并建议在不久的将来的实验。还介绍了结果对模型的依赖性。
2021-05-20 astro-ph.HE
UHECR doublets and their conditional association with nearby radio galaxies
Universidade Federal de Goiás（戈亚斯联邦大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究通过时空多联体搜索方法发现28个高于32 EeV的UHECR双联体，并发现其与Fornax A区域的强关联，支持射电星系作为重元素UHECR的长期加速器。
2026-04-25 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
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
Impact of using the ultra-high-energy cosmic ray arrival energies to constrain source associations
我们提出了一个贝叶斯分层模型，使联合拟合的超高能宇宙射线（UHECR）的能量谱和到达方向的物理模型的上下文中的UHECR现象。通过这种方式，可以以物理和统计学原则的方式评估与天体物理源人群的可能关联。包括UHECR的能量数据和检测效果的重要性，通过模拟研究表明，有效的GZK地平线显着延长典型的重建不确定性。我们还验证了该模型的能力，以适应和恢复物理参数从CRPropa 3模拟。最后，该模型被用来评估的部分公开可用的数据集的231 UHECR检测皮埃尔俄歇天文台（PAO），这是与费米-LAT 2FHL目录，一组星暴星系和斯威夫特BAT硬X射线源。我们发现2FHL、星暴星系和Swift-BAT星表的关联分数分别为9.5%（+2.4，-5.9）、22.7%（+6.6，-12.4）和22.8%（+6.6，-8.0）。
2019-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
Radio Detection of Ultra-high Energy Cosmic Rays with Low Lunar Orbiting SmallSats
超高能宇宙射线（UHECR）是观测到的能量最高的粒子，是极端宇宙的探测器。要理解导致它们加速的剧烈过程，一个关键问题是确定哪一类天体（例如活动星系核或星暴星系）与它们的到达方向相关。虽然源集群是有限的银河系磁场的偏转，在最高能量的散射角是足够低，以保持与源目录的相关性。虽然有几项研究试图用皮埃尔·俄歇天文台和望远镜阵列的数据来确定源目录的相关性，但在各向同性背景之上的意义尚未达到发现的门槛。几十年来人们一直知道，全天空UHECR观测站将大大提高对UHECR各向异性分量的灵敏度。当时已经开发了几个概念，旨在识别UHECR源，如OWL，JEM-EUSO和POEMMA，使用地球大气层中的荧光检测从轨道。在本白皮书中，我们提出了一个称为Zettavolt Askaryan偏振计（ZAP）的概念，旨在通过对UECRs在月球低轨道的风化层中相互作用产生的Askaryan无线电发射进行无线电探测来识别UECRs的来源。
2020-08-25 astro-ph.HE
Review of the Multimessenger Working Group at UHECR-2012
综述了利用空气簇射寻找超高能中微子和光子的研究现状。关于物理和观测方面，未来可能的研究方向。
2013-06-18 astro-ph.HE
Secondary neutrino and gamma-ray fluxes from SimProp and CRPropa
河外空间中的超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）中的光子相互作用可以产生高能中微子和光子。UHECR传播的模拟需要关于物理量的知识，例如EBL和光致蜕变截面的光谱。这些假设，以及在代码中使用的近似，可能会影响计算的UHECR光谱和成分，以及相关的宇宙成因中微子和光子通量。在我们之前的工作中，我们研究了这些不确定性对UHECR光谱和成分的影响，在这里，我们使用蒙特卡罗代码CRPropa和SimProp，在各种天体物理场景中，对中微子通量和光子，电子和正电子的产生率进行量化。我们发现，宇宙成因中微子是更敏感的选择EBL模型比UHECR，而整体宇宙成因伽马射线的产生率是相对独立的传播细节。我们还发现显着的差异中微子通量预测的最新版本的CRPropa和SimProp，并讨论其原因和可能的改进，在未来版本的代码。
2019-04-18 astro-ph.HE
Future prospects of testing Lorentz invariance with UHECRs
在过去的几年里，人们已经达成共识，使用超高能宇宙射线（UHECR）数据作为狭义相对论有效性的有力探测器。这特别适用于宇宙射线从其源到地球的传播，这是由于UHE质子的π介子光生（Greisen-Zatsepin Kuzmin极限）和UHE核的光衰变（Gerasimova-Rozental极限）造成的能量供应。在40 EeV以上的能量的UHECR的通量的抑制-预期从这两个相互作用-已建立实验毫无疑问，目前的实验。然而，这样的观察仍然不能确定镇压的起源。特别是，从皮埃尔俄歇天文台的数据可以解释的情况下，抑制是由于在源的最大加速能量，而不是在背景辐射的相互作用。在这种情况下，UHECR数据不能再产生洛伦兹不变性违反的界限，这增加了核与背景光子相互作用的阈值，特别是通过修改色散关系。在这里，我们认为反过来，UHECR的研究仍然代表了一个机会来测试洛伦兹不变性，通过讨论的可能性，推导出的限制违反参数的UHECR现象，而不是传播。特别是，我们研究的修改的簇射发展在大气中由于可能的抑制衰变的不稳定粒子，特别是中性π介子。
2015-09-03 astro-ph.HE
Fornax A, Centaurus A and other radio galaxies as sources of ultra-high energy cosmic rays
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然是未知的。最近有人提出，UHECR各向异性可以归因于星暴星系或活动星系核。我们认为后者更有可能，巨瓣射电星系，如半人马座A和天炉座A可以解释这些数据。
2018-05-31 astro-ph.GA 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
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
The Nature and Origin of Ultra-High Energy Cosmic Ray Particles
我们提出了两个概念来解释超高能宇宙射线（UHECRs），一个是基于射电星系及其相对论喷流和终端热点，另一个是基于星暴星系中的相对论超新星（SNe）或伽马射线暴（GRB），一个是与南方（射电星系Cen A）和北方（星暴星系M82）的到达方向数据相匹配的。无处不在的中微子发射伴随着紧凑的TeV光子发射，如果方向朝向地球，则更容易检测到。UHECR的排出是最后的。我们已经观察到粒子高达ZeV，中微子高达PeV，光子高达TeV，30 - 300 Hz GW事件，并希望很快检测到Hz到mHz GW事件。单个低频GW事件中的能量周转可能为10^63 erg量级。我们如何进一步检验这些概念？首先，通过将单个UHECR事件或定向事件组与望远镜阵列（TA）Coll.和俄歇Coll.数据中的化学成分相关联。第二，通过最近的SMBH合并确定更多的TeV到PeV中微子。第三，通过探测SMBH双星的< mHz级GW事件，识别出恒星BH合并的星系及其GW事件在300 Hz范围内。第四，通过最终探测到第一代SMBH的形成及其合并，这无疑是一个壮观的发现。
2016-10-04 astro-ph.HE
Current constraints from cosmogenic neutrinos on the fraction of protons in UHECRs
宇宙成因中微子是超高能宇宙射线（UHECR）与河外光子背景相互作用时产生的。一般来说，这些宇宙成因中微子的预期通量取决于多个参数，描述了UHECR的来源和传播。在我们最近的论文（van Vliet et et al. 2019）中，我们证明了中微子能量为$E_ν \sim 1$ EeV时会出现“甜蜜点”。在该能量下，通量主要取决于两个参数，源演化和$E_p \gtrsim 30$ EeV的地球UHECR中质子的分数。因此，目前宇宙成因中微子通量的上限为$E_ν \sim 1$ EeV，并假设有一定的源类，可以得到对UHECR组成的约束。这种约束是独立的强子相互作用模型，并表明一个大的质子分数和强源演化的组合是不利的。即将进行的中微子实验将能够进一步限制UHECR中质子的比例，并用于UHECR源演化的任何现实模型。
2019-09-04 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
Cascade photons as test of protons in UHECR
费米LAT测量的高能$γ$射线谱的各向同性分量约束了UHECR的质子分量。最强的限制来自最高的$(580-820)$ GeV能量仓。对质子分量的另一个限制是由冰立方提供的对高能宇宙成因中微子通量的上限。我们研究了这些限制对源性质的影响，如源的演化和分布，它们的能谱和核的混合。我们还研究了各种费米LAT银河前景模型（模型B的限制较少），河外背景光模型的选择和整体正常化的能谱的限制的敏感性。我们认为，$γ$ -射线级联约束比中微子约束更强，而且无论多少质子模型都是可行的。这种模型的基本参数是相对大的$γ_g$和不是很大的$z_{\max}$。允许使用H $e^4$混合物也放宽了限制。然而，我们预见到，未来CTA测量的$γ$ -射线谱在$E_γ\simeq (600 - 800)$ GeV，以及解决更多的个人$γ$ -射线源，可能会排除质子主导的宇宙射线模型。
2016-08-28 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
A new view of UHECRs with the Pierre Auger Observatory
本文综述皮埃尔·奥格天文台第一阶段对超高能宇宙线能谱、成分和到达方向的主要观测成果，并展望第二阶段改进理解的前景。
2025-09-19 astro-ph.HE
Study of the PeV Neutrino, $γ$-rays and UHECRs around The Lobes of Centaurus A
皮埃尔俄歇天文台报告了最高能量宇宙射线到达方向的分布。这些事件是在10年的手术中收集的，其倾斜度在-90 $^\circ$和+45 $^\circ$之间。冰立方中微子望远镜报告在高能起始事件目录中探测到82个地外中微子。该目录中报道的最高能量中微子事件（IC 35）的能量为2004 $^{+236}_{-262}$ TeV，其重建中心为RA= $208.4^\circ$和DEC= $-55.8^\circ$（J2000）。半人马座A是距离我们最近的射电活动星系核，也是宇宙射线加速到$\sim\, 10^{20}$ eV的潜在候选者之一，我们证明了围绕半人马座A方向（15 $^\circ$半径）的超高能宇宙射线（UHECR）可以在巨瓣内加速。通过研究UHECR的组成，通过光衰变过程，这些可以达到的最大能量，在巨大的瓣和平均偏转角，核由于银河系和河外磁场，它表明，最有希望的候选人的UHECR组成是轻的核，如碳/氮核。考虑到相对论性碳核与光子场（河外背景光和同步加速器）和物质（叶内外）的相互作用，我们没有找到足够的证据将IC 35事件与Pierre Auger天文台报道的UHECR联系起来。
2018-09-15 astro-ph.HE
Mock Catalogs for UHECR Studies
我们提供了40 EeV以上的宇宙射线的真实模拟星表，假设它们的源是模拟的、体积有限的巡天中普通星系的随机子集，源密度有各种选择：10^-3.5 Mpc^-3、10^-4.0 Mpc^-3和10^-4.5 Mpc^-3。源处的光谱取为E^-2.3，宇宙学红移的影响以及光子和e^+ e^-能量损失都包括在内。
2011-12-18 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
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
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
Neutrino and Cosmic-Ray Release from Gamma-Ray Bursts: Time-Dependent Simulations
我们重新审视了中微子和超高能宇宙线（UHECR）的生产从伽马射线暴（GRB）与时间相关的质子诱导级联的模拟。这种方法可以产生自洽的光子、中微子和逃逸中子谱。为了得到综合的背景光谱，我们考虑了爆发亮度和脉冲持续时间的时间尺度的分布。一个基准的情况下，与标准的伽玛射线暴光度函数，一个散装洛伦兹因子$Γ=300$和质子伽玛射线光度分数$f_{\rm p}=10$，是一致的中微子上限和观测到的UHECR强度在$\sim 10^{20}$ eV，而需要不同类型的UHECR源在脚踝。对于基准情况下，伽玛暴在亮度函数的亮端，贡献了大部分的中微子，其光子光谱基本上被二次光子扭曲。这样明亮的伽玛暴数量很少，减少它们的$f_p$可以消除畸变，同时减少中微子的产生。即使我们忽略最亮的伽玛暴的贡献，GZK能量的UHECR产生率几乎没有变化。这些名义GRB模型，特别是与$L_{\rm iso} \lesssim 10^{53} ~\mbox{erg} ~\mbox{s}^{-1}$，似乎满足目前的限制，只要是候选UHECR源以上的脚踝能量。
2014-02-25 astro-ph.HE
Indication of a Local "Fog" of Sub-Ankle UHECR
高能宇宙射线（UHECR）在星系际空间传播过程中，会与背景辐射场发生相互作用。这些相互作用产生了高能电子/正电子对和光子，这些电子/正电子对和光子又供给电磁级联，从而促成各向同性伽马射线背景（IGRB）。以这种方式产生的伽马射线通量水平高度依赖于UHECR传播距离，以及它们的源随红移的演化。最近，费米-LAT合作报告说，河外伽马射线总通量的大部分来自河外点源。这对通过UHECR传播产生的IGRB设定了严格的上限，并随后限制了它们在遥远宇宙中的丰度。专注于在脚踝以下的能量在一个狭窄的能带（$(1-4)\times 10^{18}$ eV）的UHECR的贡献，我们计算通过UHECR传播所产生的漫射伽马射线通量，归一化的总宇宙射线能量预算在这个波段的测量。我们发现，为了不过度产生新的IGRB限制，可能存在由附近来源产生的UHECR的局部“雾”，其中可能有来自我们银河系的不可忽略的贡献。假设在820 GeV观测到的IGRB的一个给定的分数来自UHECR，我们得到了一个约束的最大距离为他们的大多数来源。由于其他未解决的源人群仍然污染新的IGRB限值，并且踝关节以上的UHECR也总是导致该背景，因此此处提供的结果相当保守。
2016-09-04 astro-ph.HE
Achievements and Mirages in Uhecr and Neutrino Astronomy
光子天文学统治了过去的四个世纪，而更宽的光子带统治了最后一个无线电X-伽马世纪的发现。近十年来，UHECR和UHE中微子天文学的兴起和竞争可能会出现。Tau Neutrino可能会赢，并成为第一个揭示的味道。如果核子是主要的超高能电子回旋共振流，它可能很快在俄歇的EeV能量范围内上升。反之，UHECR是Li ~+核（He，Li。（2）UHE τ中微子在EeV处可能被抑制，在几百PeV处可能被增强.在AMIGA和HEAT密集子阵列中可检测到。几年之内。
2009-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modeling Gamma-Ray Bursts Using CRISP
Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔大学）
本文利用新框架CRISP对伽马射线暴发射区建模，推导含重核光强子相互作用的中微子谱，以识别UHECR源。
2026-09-15 astro-ph.HE
The local energy production rates of GRB photons and of UHECRs
在最近的分析中发现，伽马射线暴（GRB）产生1 MeV光子能量的局部（z=0）速率Q_GRB（z=0）比超高能宇宙线的局部能量产生速率低300倍。这似乎与早期的结果相矛盾，根据早期的结果，Q_GRB（z=0）类似于>10^{19} eV宇宙射线的局域能量产生率，Q_{10EeV}（z=0）。这个简短的（1页）注释确定了明显差异的起源，并表明Q_GRB（z=0）\sim Q_{10EeV}（z=0）成立。
2010-10-26 astro-ph.HE hep-ph
UHECR narrow clustering correlating IceCube through-going muons
最近的AUGER和望远镜阵列（TA）的UHECR事件表明，被称为热点（Hot Spot）的南北两个大星系团与M82和Cen A等活动星系核有关。自2008年以来，在同一框架中，我们假设UHECR是由光和最轻的原子核组成的，以解释附近巨大的室女星系团的尴尬缺席，缺席是由于最轻原子核的脆弱性和不透明性导致的。此外，UHECR地图显示了一些狭窄的集群，一些靠近银河平面，朝向SS 433和在天体地平线平面的对面：我们在2014年标记了它们，这表明可能的近源活动也是UHE中微子。事实上，自去年以来，2015年，最高的IceCube谷μ子，数百TeV能量的UHE上行中微子事件，确实显示了（在北天标记的三个案例中有两个案例）UHE中微子信号与窄拥挤的UHECR的预期重叠。具有更高能量阈值的新数据在某种程度上重新证实了我们的初步提议;新的可能来源出现了额外的相关UHE中微子与UHE中微子和/或窄UHECR集群事件。提出了残余中微子质量被ZeV中微子散射的可能作用。
2016-10-31 astro-ph.HE
Limits on beyond standard model messengers as ultra high energy cosmic rays
到目前为止，对于超出GZK极限的超高能宇宙射线（UHECR）的起源还没有达成共识。为了使这些超高能电子回旋共振到达地球，它们与宇宙微波背景辐射（CMB）之间的相互作用需要被极大地抑制，这对于除中微子之外的标准模型（SM）粒子来说是不可能的。在这封信中，我们提出的参数空间的模型，涉及类轴子粒子和暗光子，作为候选人的UHECR，假设这些粒子可以穿越可见宇宙没有衰减的约束。在类轴子粒子的情况下，约束比以前的作品中给出的更严格。我们提出的第一次约束的暗光子模型的参数空间，考虑其动力学项混合SM光子。
2017-10-11 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
Ultrahigh energy cosmic rays and neutrinos from light nuclei composition
高能宇宙射线（UHECR）注入时的重子质量组成及其在传播过程中与宇宙光子背景的相互作用直接决定了地球上的UHECR通量。在这些相互作用中产生的次级中微子和光子是UHECR源的重要天体物理信使。皮埃尔俄歇天文台（PAO）获得的最新数据的建模表明，混合元素组成的UHECR与踝下光谱被解释为不同类别的源比超级踝区域（$> 10^{18.7}$ eV）。在这项工作中，我们得到了两种适合的UHECR谱-一个与一个单一的人口的来源，包括$^1$ H和$^2$他，在能量范围内开始在$\approx 10^{18}$ eV-另一个为代表性的原子核$^1$ H，$^4$他，$^{14}$ N和$^{28}$ Si在注入的混合组合物，其中一个适合是从以上$\approx 10^{18.7}$ eV。在这两种情况下，我们认为源发射率的演变是一个简单的幂律红移。我们测试的H+He组合物的可信度通过改变源属性在很宽的范围内的值和比较的结果，获得的H+He+N+Si组合物，使用蒙特卡罗模拟工具CRPropa 3。二次电子和光子的传播使用宇宙射线传输代码DINT。通过拟合UHECR谱，我们对源谱指数、源演化指数和源总体截止刚度进行了限制。在轻核注入模型下，宇宙成因中微子通量可以进一步限制丰度分数和最大源红移。
2019-04-24 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
What can be learnt from UHECR anisotropies observations Paper II: intermediate-scale anisotropies
该研究通过模拟多种UHECR源分布场景并结合Auger、TA合作组的分析方法，探究中等尺度各向异性对UHECR起源的约束作用，发现现有模拟可解释观测显著性但存在方向差异等问题，指出需更高统计量研究其能量演化。
2024-04-09 astro-ph.HE
Theory of high-energy messengers
关于遥远高能宇宙的知识来自光子、超高能宇宙射线（UHECR）、高能中微子和引力波。高能信使理论集中在河外背景光的所有波长，宇宙射线和磁场在星系际空间，河外起源的中微子。在星系际空间中的光子和UHECR的强度之间的比较，以及最近检测到的高能量中微子与冰立方在大约Waxman-Bahcall通量。源候选人的UHECR和高能中微子的审查，重点是恒星形成和射电响亮的活动星系。HAWC和Advanced LIGO正在进行中，人们对此充满期待。
2016-02-28 astro-ph.HE
On ultra high energy cosmic rays and their resultant gamma rays
费米大面积望远镜（Fermi LAT）合作最近报告了对$100\mbox{MeV}$和$820\mbox{GeV}$之间各向同性河外伽马射线背景（EGRB）光谱的50个月测量。超高能宇宙射线（UHECR）质子与宇宙微波背景（CMB）光子相互作用，并产生能量为$10\mbox{MeV}\mbox{-}1\mbox{TeV}$的级联光子，这些光子对EGRB通量有贡献。我们研究了七种可能的演化模型UHECR，并发现UHECR源，恒星形成率（SFR），中低光度活动星系核类型-1（$L = 10^{43.5}\mbox{erg sec}^{-1}$在$[0.5\mbox{-}2]\mbox{KeV}$带），BL Lacertae对象（BL Lacs）的演变是最可接受的所观察到的EGRB所施加的限制。其他可能性产生过多的二次$γ$辐射。在所有情况下，衰变的暗物质的贡献都改善了高能时的拟合，但尚未解决的耀变体的贡献（它将使衰变的暗物质的作用最小）可能还提供了另一种改进。正如Ajello等人（2015）最近声称的那样，整个EGRB都可以安装可分辨但尚未分辨的耀变体的可能性，将在EGRB中留下很少的空间来容纳来自河外UHECR生产的$γ$ -射线，即使对于许多源演化速率，否则是可以接受的。我们发现，在假设的UHECR主要是质子，有没有足够的空间产生河外UHECR与AGN，GRB，甚至SFR源演化。另…
2016-03-13 astro-ph.HE
Constraining Sources of Ultra High Energy Cosmic Rays Using High Energy Observations with the Fermi Satellite
我们分析的条件，使粒子加速到超高能量，~10^{20} eV（UHECR）。我们表明，宽带光子数据最近提供的WMAP，ISOCAM，雨燕和费米卫星，产量的活动星系核（AGN）的能力，以产生UHECR的限制。高能（MeV-GeV）光子由发射的低能光子与宇宙微波背景或河外背景光的康普顿散射产生。因此，在高和低光子能量下的光度的比率可以用作加速站点中的物理条件的探针。我们发现，现有的数据排除了核心区域附近的射电响亮AGN作为可能的加速地点的UHECR质子。然而，我们表明，巨大的射电瓣不排除。我们将我们的方法应用于Cen A，并表明质子加速到~10^{20} eV只能发生在距离核心>~ 100 kpc处。
2012-02-09 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
Scrutinizing FR 0 Radio Galaxies as Ultra-High-Energy Cosmic Ray Source Candidates
Fanaroff-Riley（FR）0射电星系是一类新的射电星系，通常比公认的FR 1和FR 2星系更弱，但数量更多。后一类被认为是能量高达${\sim}10^{20}$ eV的超高能宇宙射线（UHECR）源。基于这一猜想，UHECR加速和生存在FR 0源环境中的可能性进行了研究。在这样做时，基于来自FR 0目录（FR 0 CAT）的数据编译平均光谱能量分布（SED）。由此产生的光子场被用作UHECR的目标，UHECR遭受电磁对产生、光衰变、光介子产生损失和同步辐射。多种机制进行了讨论，以评估UHECR的加速概率，包括费米-I级和逐渐剪切加速，和粒子从源区逃逸。这项工作表明，在一个混合的情况下，结合费米和剪切加速度，FR 0星系可以有助于观察到的UHECR流量，只要$Γ_\mathrm{j}\gtrsim 1.6$，剪切加速度开始占主导地位的逃逸。即使在不太乐观的情况下，FR 0也会对膝盖和脚踝之间的宇宙射线通量做出贡献。我们的结果是相对强大的实现磁湍流模型和加速冲击的速度。
2021-02-01 astro-ph.HE
