Where are the Cascades from Blazar Jets? An Emerging Tension in the $γ$-ray sky
耀变体是最强大的加速器之一，预计将产生明亮的TeV $γ$射线通量。然而，TeV的$γ$射线在到达地球之前会因与星系际辐射的相互作用而衰减。这些相互作用产生级联，将TeV能量转移到GeV波段，为明亮光源周围的扩展晕和各向同性$γ$射线背景（IGRB）提供动力。使用保守的耀变体模型和最近的IGRB测量，我们排除了耀变体有效地将其多TeV能量转移到GeV $γ$射线中的情况。三种可能的解决方案包括：（1）明亮的耀变体上的强光谱削减，这与当地耀变体数据越来越紧张，（2）集体等离子体效应，可以防止耀变体级联的发展，其有效性是有争议的，（3）增加$γ$射线不透明度的轴子样粒子。
2023-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-Ray and Neutrino Emission from Gamma-Ray Bursts with a Nuclear Cascade
我们讨论了中微子和宇宙射线发射的伽马射线暴（伽玛暴）与注入的核，我们考虑到，从光衰变的核级联可以充分发展的来源。我们的主要目标之一是测试，如果最近的结果从冰立方和皮埃尔俄歇天文台可以容纳的范式，伽玛暴是超高能宇宙射线（UHECR）的来源。虽然我们的主要结果是使用内部冲击模型，我们讨论如何从伽玛暴壳的二次发射可以解释在其他天体物理模型。结果表明，预期的中微子流量从伽玛暴弱依赖于注入成分，这意味着提示中微子从伽玛暴可以有效地测试GRB-UHECR范式，即使UHECR是核。我们表明，UHECR光谱和组成，皮埃尔俄歇天文台测量，可以自洽地再现在一个组合的源传播模型。在试图描述的能量范围，包括脚踝，我们发现紧张与冰立方边界的伽玛射线暴叠加分析。在另一种情况下，只有脚踝以外的UHECR来自伽玛暴，宇宙射线和中微子观测的联合描述的要求有利于较低的光度，这与γ射线观测的典型预期不一致。
2017-05-24 astro-ph.HE
UHECR besides CenA: hints of galactic sources
超高能宇宙射线，UHECR，也许是质子，正如大多数人仍然相信和声称的那样，或者是原子核;特别是我们最近提倡的最轻的原子核。第一个（俄歇合作组织）核子提案（2007）[2]预见到可以清楚地追踪UHECR GZK宇宙到达远（高达100 Mpc）的超银河平面，几乎没有角色散。相反，天秤座核模型（2008年）[3]，受观测到的组成和最近的CenA聚类（几乎是AUGER事件的四分之一）的启发，解释了一个适度和狭窄的宇宙观（几个Mpc），以及令人困惑的室女座缺席：最轻的核提供了一个脆弱的（因此非常接近）模糊的天文学。在这里，我们解决的一部分，剩余的分散事件在新的更新俄歇地图（2009年3月-ICRC 09）。我们发现在最罕见的集群令人惊讶的印记，一些星系源，部分组成部分的UHECR源。特别是我们认识到船帆座，最明亮的伽马和射电星系源，以及沿银河平面和中心的涂抹源的第一个痕迹。集群可能意味着额外的尾巴的碎片（核光解离）在一半的能量。UHECR轻核的脆性和不透明性也可能反映为一训练秒级的γ和中微子UHE事件。在不久的将来，这些UHE中微子可能在最近的俄歇和阵列荧光望远镜的视野中（几公里的距离）通过水平向上的tau空气簇射的快速荧光闪烁被检测到。
2009-11-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Analysis of a Tau Neutrino Origin for the Near-Horizon Air Shower Events Observed by the Fourth Flight of the Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA)
我们详细研究了南极脉冲瞬态天线（ANITA）的灵敏度可能$ν_τ$点源通量检测通过$τ$轻子引起的空气阵雨。这项调查是围绕四个向上走广泛的空气淋浴事件非常接近ANITA-IV看到的地平线的观察。我们发现，这四个上行事件是不是观测不一致的$τ$诱导的EAS从地球掠过$ν_τ$，无论是在其光谱特性，以及在其观测到的位置在天空中。这四个事件，以及整体扩散和点源暴露于地球掠过$ν_τ$，还比较了从皮埃尔俄歇天文台公布的超高能中微子的限制。虽然这四个事件中没有一个发生在俄歇同时可见的天空位置，但ANITA观察这些事件所需的隐含通量与俄歇在很宽的能量范围内设定的限制存在强烈的张力，并且与ANITA的Askaryan冰中中微子通道在$10^{19}$ eV以上存在张力。最后，我们讨论了模拟和分析这些近地平线事件的一些技术挑战，以及未来天文台观测类似事件的潜力。
2021-12-14 astro-ph.HE hep-ex
Are starburst galaxies a common source of high energy neutrinos and cosmic rays?
最近对皮埃尔·俄歇天文台观测到的宇宙线空气簇射的分析表明，附近的星暴星系（SBG）可能是能量E > 39 EeV的超高能宇宙线通量的约10%的原因。由于高能中微子是宇宙射线相互作用的直接产物，我们研究了SBG作为在冰立方观测到的~ 10^-2 - 1 PeV中微子的可能来源。进行统计分析，以建立观测到的中微子和一组45附近的无线电和红外明亮的SBG之间的位置相关性的程度。我们的结果是一致的，没有因果关系。然而，不排除探测器中约10%的高能起始事件（HESE）来自候选SBG的情况。对于不同的数据子集，以及由皮埃尔俄歇天文台分析激发的两个不同的SBG子集，得出了相同的结论。
2019-11-03 astro-ph.HE hep-ph
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
Rare Transients in Nearby Galaxies Explain Ultra-high-energy Cosmic Rays
University of Florida（佛罗里达大学）
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
Depth of shower maximum and mass composition of cosmic rays from 50 PeV to 2 EeV measured with the LOFAR radio telescope
我们提出了一个更新的宇宙射线质量组成分析的能量范围$10^{16.8}$的$10^{18.3}$电子伏特从334个空气阵雨测量的LOFAR射电望远镜，并选择最小的偏差。在这个能量范围内，宇宙射线的来源预计将从银河系转移到河外来源。分析是基于一种改进的方法来推断深度的最大$X_{\rm max}$广泛的空气阵雨从无线电测量和空气阵雨模拟。我们给出了$X_{\rm max}$与初级能量的平均值和标准差的结果，并在分布水平上分析了$X_{\rm max}$数据集，以估计宇宙线的质量组成。我们的方法使用未分组的最大似然分析，利用现有的参数化的$X_{\rm max}$分布的每个元素。对强子相互作用的三种主要模型进行了重复分析。结果是一致的一个显着的轻质量分数，在最佳拟合$23$ $39$ $\%$质子加氦，这取决于强子相互作用模型的选择。中等质量原子核占主导地位。这证实了LOFAR的早期结果，$X_{\rm max}$的系统不确定性现在降低到$9$ $\mathrm{g/cm^2}$的7。我们发现协议的质量组成相比，皮埃尔俄歇天文台的结果，在统计和系统的不确定性。然而，与早期的LOFAR结果一致，我们发现平均值$X_{\rm max}$略低。这些数值与皮埃尔·俄歇天文台发现的数值存在矛盾，但与北半球其他宇宙线天文台的结果一致。
2021-05-02 astro-ph.HE hep-ex
The correlation of UHECRs with nearby galaxies in the Local Volume
我们探讨了超高能宇宙射线（UHECRs）局部起源的可能性。使用Karachentsev等人的目录。包括距离小于10 Mpc（本地体积）的邻近星系，我们搜索与皮埃尔俄歇合作迄今为止发布的UHECR事件样本的相关性。对应样本的选择是用可变的距离和光度切割来进行的，这些切割提取了目录中最可能的源。在对扫描进行惩罚之后的机会相关的概率为0.96%，其对应于2.6σ的相关信号。我们发现，对于宇宙射线与星系源的最大角距、到源的最大距离和亮于B波段绝对星等的源，使信号最大化的参数分别为：θ = 3.0度、D_{max} = 4 Mpc和M_B=-15。这意味着一个偏好的UHECRs的到达方向与最近的和最明亮的星系在本地体积。我们注意到D<10 Mpc的邻近星系与UHECR的相关性与Pierre Auger合作组织使用70- 100 Mpc的活动星系核（AGN）而不是本地星系发现的相似，尽管在我们的研究中只有不到20%的宇宙线事件与源相关。然而，在宇宙射线光谱的高能端混合成分的观测证据支持UHECR的本地起源的可能性，因为CNO核可以旅行只有几个Mpc没有强烈的衰减GZK效应，而观察到的抑制能谱将需要更远的来源的情况下，纯质子成分与CMB相互作用。
2009-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Searching for spectral oscillations due to photon-axionlike particle conversion using the Fermi-LAT observations of bright supernova remnants
类轴子粒子（Axionlike-particles，ALP）是一种很有前途的暗物质候选粒子，它可能对$γ$射线谱产生不同于经典弱相互作用大质量粒子的可探测效应。在这项工作中，我们寻找这样的振荡效应，在超新星遗迹的光谱所造成的光子ALP转换，使用费米大面积望远镜的数据。三个明亮的超新星遗迹，IC 443，W 44和W51 C，被分析。光子-ALP振荡的包含产生了对IC 443的$γ$射线光谱的改进的拟合，这给出了有利于这种光谱振荡的$4.2σ$的统计显著性。然而，ALP的最佳拟合参数（$m_{a}=6.6\,{\rm neV}$，$g_{aγ}=13.4 \times 10^{-11}\,{\rm GeV}^{-1}$）与CAST实验设定的上限（$g_{aγ}< 6.6 \times 10^{-11}\,{\rm GeV}^{-1}$）存在张力。很难用通量测量的系统不确定性来解释结果。我们推测，IC 443的光谱中显示的“不规则性”可能是由于来自残骸不同部分的发射的叠加。
2018-03-09 astro-ph.HE hep-ph
A detectable ultra-high-energy cosmic ray outburst from GRB 221009A
该研究针对 GRB 加速 UHECR 缺乏观测证据的问题，分析 GRB 221009A 的高能质子传播与磁场延迟，预测其 UHECR 爆发可在约十年内被 Pierre Auger Observatory 和 TA×4 探测。
2024-01-21 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
Analysis of Fermi-LAT observations, UHECRs and neutrinos from the radio galaxy Centaurus B
半人马座B（Cen B）是南天最接近和最明亮的射电星系之一。这个射电星系被认为是加速超高能宇宙射线（UHECR）的可能候选者，它接近高能起始事件目录中报道的最高能量中微子事件（IC 35）。皮埃尔·奥格天文台在10年的数据收集中报告了最高能量的喜剧射线，其中一些射线围绕着这个来源。本文利用Cen B附近9年的Fermi-LAT累积数据，分析了200 MeV以上的γ能谱和光变曲线。考虑到多波长的观测进行了这个射电星系，轻子和强子的情况下，以适应光谱能量分布，假设伽玛射线通量产生在一个区域靠近核心和扩展的叶。使用最佳拟合值，这个射电星系的几个物理性质的推导。此外，对Cen B周围的宇宙线分布进行了统计分析，发现该分布在5%的显著性水平上与背景没有差异。考虑到Moskalenko等人与该源相关的UHECR事件，并将其光度外推到低能量，我们没有找到足够的证据将最高能量的中微子事件（IC 35）与该射电星系联系起来。
2019-07-02 astro-ph.HE
Ultra-high-energy-cosmic-ray hot spots from tidal disruption events
我们考虑了由邻近星系中的超大质量黑洞（SMBHs）引起的潮汐破裂事件（TDEs）可以解释最近由望远镜阵列（TA）报道的超高能宇宙线（UHECR）热点和皮埃尔俄歇天文台（PAO）报道的暖点的可能性。我们描述了预期的宇宙射线信号从TDE和推导出的时间尺度的限制，由于星系际磁场和吸积时间的SMBH的色散。我们发现，在M82中的TDE可以解释由TA检测到的热点，无论UHECR是由质子或更重的核。然后，我们检查从M82和Cen A的热点和暖点与GZK半径内所有SMBH的全天空各向同性信号的一致性。这种分析适用于任何情况下，其中热点/热点是真实的，并由于M82和Cen A，无论TDE是否是UHECR的来源。我们发现从M82和Cen A推断的光度密度所暗示的各向同性通量比观察到的要大大约一个数量级，但是我们提供了几种可能的解释，包括局部过密度的可能性和UHECR中中等质量核的可能性，以解决张力。
2016-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Blasts from the Past: UHECR Excesses from a Population of GRB 21009A-like Transients
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本文提出半人马座A附近UHECR过量可能源于过去GRB 221009A类事件，模拟本地群体，估计天空存在3-7个过量，并可通过奥格天文台和望远镜阵列数据检验。
2026-10-06 astro-ph.HE
GRB 221009A: a potential source of ultra-high-energy cosmic rays
最近，一个非常明亮的伽马射线暴，GRB 221009 A，被覆盖整个电磁波谱的几个设施观测到。探测到能量高达18 TeV的伽马射线，以及一个可能的251 TeV光子。这样的高能事件是不可能发生的，因为它们会被成对产生与河外背景光的相互作用所衰减。然而，这种紧张关系只是表面上的，并不需要任何非传统的解释。在这里，我表明，这些观测结果可以解释为超高能宇宙射线（UHECR）与宇宙辐射场相互作用的结果，在他们的旅程到地球，提供星系际磁场是合理的弱。如果这个假设是正确的，它将建立像GRB 221009A这样的爆发作为UHECR源。
2022-12-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
The 20 GeV Galactic Halo Excess: Pixel-Level Confirmation and Consistency with Sub-TeV WIMP Annihilation
University College London（伦敦大学学院）
研究基于Fermi-LAT数据，对20GeV银河系晕圈过剩进行像素级确认及分析，重现其光谱，与WIMP湮灭一致，拟合得出最佳质量和〈σv〉，存在张力，考虑多种暗物质模型后，低速增强湮灭是唯一可行结构，有望解决矮星系张力。
2026-07-10 astro-ph.HE hep-ex
The Amaterasu particle: constraining the superheavy dark matter origin of UHECRs
针对望远镜阵列探测到的244 EeV天照粒子（指向宇宙空洞），研究探讨其源自银河系超重暗物质衰变的可能性，通过多信使分析约束其寿命和质量，并指出未来探测器可显著提升限制精度。
2025-04-17 astro-ph.HE hep-ph
