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The combined fit of the measured energy spectrum and distribution of depths of shower maximum of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical scenarios with homogeneous source distributions. Further measurements show that the cosmic-ray arrival directions agree better with the directions and fluxes of catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei than with isotropy. Here, we present a novel combination of both analyses. For that, a three-dimensional universe model containing a nearby source population and a homogeneous background source distribution is built, and its parameters are adapted using a combined fit of the energy spectrum, depth of shower maximum distribution and energy-dependent arrival directions. The model takes into account a symmetric magnetic field blurring, source evolution and interactions during propagation. We use simulated data, which resemble measurements of the Pierre Auger Observatory, to evaluate the method’s sensitivity. With this, we are able to verify that the source parameters as well as the fraction of events from the nearby source population and the size of the magnetic field blurring are determined correctly, and that the data is described by the fitted model including the catalog sources with their respective fluxes and three-dimensional positions. We demonstrate that by combining all three measurements we reach the sensitivity necessary to discriminate between the catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei.
A combined fit of energy spectrum, shower depth distribution and arrival directions to constrain astrophysical models of UHECR sources / Bister, T., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J.M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muniz, J., Alves Batista, R., Anastasi, G.A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Araujo Ferreira, P.R., Arteaga Velazquez, J.C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A.M., Bakalova, A., et al.. - In: POS PROCEEDINGS OF SCIENCE. - ISSN 1824-8039. - 395:(2022), pp. 1-12. (37th International cosmic ray conference, ICRC 2021 Berlin, Germany ) [10.22323/1.395.0368].
A combined fit of energy spectrum, shower depth distribution and arrival directions to constrain astrophysical models of UHECR sources
Bister T.;Abreu P.;Aglietta M.;Albury J. M.;Allekotte I.;Almela A.;Alvarez-Muniz J.;Alves Batista R.;Anastasi G. A.;Anchordoqui L.;Andrada B.;Andringa S.;Aramo C.;Araujo Ferreira P. R.;Arteaga Velazquez J. C.;Asorey H.;Assis P.;Avila G.;Badescu A. M.;Bakalova A.;Balaceanu A.;Barbato F.;Barreira Luz R. J.;Becker K. H.;Bellido J. A.;Berat C.;Bertaina M. E.;Bertou X.;Biermann P. L.;Binet V.;Bismark K.;Bister T.;Biteau J.;Blazek J.;Bleve C.;Bohacova M.;Boncioli D.;Bonifazi C.;Bonneau Arbeletche L.;Borodai N.;Botti A. M.;Brack J.;Bretz T.;Brichetto Orchera P. G.;Briechle F. L.;Buchholz P.;Bueno A.;Buitink S.;Buscemi M.;Busken M.;Caballero-Mora K. S.;Caccianiga L.;Canfora F.;Caracas I.;Carceller J. M.;Caruso R.;Castellina A.;Catalani F.;Cataldi G.;Cazon L.;Cerda M.;Chinellato J. A.;Chudoba J.;Chytka L.;Clay R. W.;Cobos Cerutti A. C.;Colalillo R.;Coleman A.;Coluccia M. R.;Conceicao R.;Condorelli A.;Consolati G.;Contreras F.;Convenga F.;Correia dos Santos D.;Covault C. E.;Dasso S.;Daumiller K.;Dawson B. R.;Day J. A.;de Almeida R. M.;de Jesus J.;de Jong S. J.;De Mauro G.;de Mello Neto J. R. T.;De Mitri I.;de Oliveira J.;de Oliveira Franco D.;de Palma F.;de Souza V.;De Vito E.;del Rio M.;Deligny O.;Deval L.;di Matteo A.;Dobrigkeit C.;D'Olivo J. C.;Domingues Mendes L. M.;dos Anjos R. C.;dos Santos D.;Dova M. T.;Ebr J.;Engel R.;Epicoco I.;Erdmann M.;Escobar C. O.;Etchegoyen A.;Falcke H.;Farmer J.;Farrar G.;Fauth A. C.;Fazzini N.;Feldbusch F.;Fenu F.;Fick B.;Figueira J. M.;Filipcic A.;Fitoussi T.;Fodran T.;Freire M. M.;Fujii T.;Fuster A.;Galea C.;Galelli C.;Garcia B.;Garcia Vegas A. L.;Gemmeke H.;Gesualdi F.;Gherghel-Lascu A.;Ghia P. L.;Giaccari U.;Giammarchi M.;Glombitza J.;Gobbi F.;Gollan F.;Golup G.;Gomez Berisso M.;Gomez Vitale P. F.;Gongora J. P.;Gonzalez J. M.;Gonzalez N.;Goos I.;Gora D.;Gorgi A.;Gottowik M.;Grubb T. D.;Guarino F.;Guedes G. P.;Guido E.;Hahn S.;Hamal P.;Hampel M. R.;Hansen P.;Harari D.;Harvey V. M.;Haungs A.;Hebbeker T.;Heck D.;Hill G. C.;Hojvat C.;Horandel J. R.;Horvath P.;Hrabovsky M.;Huege T.;Insolia A.;Isar P. G.;Janecek P.;Johnsen J. A.;Jurysek J.;Kaapa A.;Kampert K. H.;Karastathis N.;Keilhauer B.;Kemp J.;Khakurdikar A.;Kizakke Covilakam V. V.;Klages H. O.;Kleifges M.;Kleinfeller J.;Kopke M.;Kunka N.;Lago B. L.;Lang R. G.;Langner N.;Leigui de Oliveira M. A.;Lenok V.;Letessier-Selvon A.;Lhenry-Yvon I.;Lo Presti D.;Lopes L.;Lopez R.;Lu L.;Luce Q.;Lundquist J. P.;Machado Payeras A.;Mancarella G.;Mandat D.;Manning B. C.;Manshanden J.;Mantsch P.;Marafico S.;Mariazzi A. G.;Maris I. C.;Marsella G.;Martello D.;Martinelli S.;Martinez Bravo O.;Mastrodicasa M.;Mathes H. J.;Matthews J.;Matthiae G.;Mayotte E.;Mazur P. O.;Medina-Tanco G.;Melo D.;Menshikov A.;Merenda K. -D.;Michal S.;Micheletti M. I.;Miramonti L.;Mollerach S.;Montanet F.;Morello C.;Mostafa M.;Muller A. L.;Muller M. A.;Mulrey K.;Mussa R.;Muzio M.;Namasaka W. M.;Nasr-Esfahani A.;Nellen L.;Niculescu-Oglinzanu M.;Niechciol M.;Nitz D.;Nosek D.;Novotny V.;Nozka L.;Nucita A.;Nunez L. A.;Palatka M.;Pallotta J.;Papenbreer P.;Parente G.;Parra A.;Pawlowsky J.;Pech M.;Pedreira F.;Pekala J.;Pelayo R.;Pena-Rodriguez J.;Pereira Martins E. E.;Perez Armand J.;Perez Bertolli C.;Perlin M.;Perrone L.;Petrera S.;Pierog T.;Pimenta M.;Pirronello V.;Platino M.;Pont B.;Pothast M.;Privitera P.;Prouza M.;Puyleart A.;Querchfeld S.;Rautenberg J.;Ravignani D.;Reininghaus M.;Ridky J.;Riehn F.;Risse M.;Rizi V.;Rodrigues de Carvalho W.;Rodriguez Rojo J.;Roncoroni M. J.;Rossoni S.;Roth M.;Roulet E.;Rovero A. C.;Ruehl P.;Saftoiu A.;Salamida F.;Salazar H.;Salina G.;Sanabria Gomez J. D.;Sanchez F.;Santos E. M.;Santos E.;Sarazin F.;Sarmento R.;Sarmiento-Cano C.;Sato R.;Savina P.;Schafer C. M.;Scherini V.;Schieler H.;Schimassek M.;Schimp M.;Schluter F.;Schmidt D.;Scholten O.;Schovanek P.;Schroder F. G.;Schroder S.;Schulte J.;Sciutto S. J.;Scornavacche M.;Segreto A.;Sehgal S.;Shellard R. C.;Sigl G.;Silli G.;Sima O.;Smida R.;Sommers P.;Soriano J. F.;Souchard J.;Squartini R.;Stadelmaier M.;Stanca D.;Stanic S.;Stasielak J.;Stassi P.;Streich A.;Suarez-Duran M.;Sudholz T.;Suomijarvi T.;Supanitsky A. D.;Szadkowski Z.;Tapia A.;Taricco C.;Timmermans C.;Tkachenko O.;Tobiska P.;Todero Peixoto C. J.;Tome B.;Torres Z.;Travaini A.;Travnicek P.;Trimarelli C.;Tueros M.;Ulrich R.;Unger M.;Vaclavek L.;Vacula M.;Valdes Galicia J. F.;Valore L.;Varela E.;Vasquez-Ramirez A.;Veberic D.;Ventura C.;Vergara Quispe I. D.;Verzi V.;Vicha J.;Vink J.;Vorobiov S.;Wahlberg H.;Watanabe C.;Watson A. A.;Weber M.;Weindl A.;Wiencke L.;Wilczynski H.;Wirtz M.;Wittkowski D.;Wundheiler B.;Yushkov A.;Zapparrata O.;Zas E.;Zavrtanik D.;Zavrtanik M.;Zehrer L.
2022
Abstract
The combined fit of the measured energy spectrum and distribution of depths of shower maximum of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical scenarios with homogeneous source distributions. Further measurements show that the cosmic-ray arrival directions agree better with the directions and fluxes of catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei than with isotropy. Here, we present a novel combination of both analyses. For that, a three-dimensional universe model containing a nearby source population and a homogeneous background source distribution is built, and its parameters are adapted using a combined fit of the energy spectrum, depth of shower maximum distribution and energy-dependent arrival directions. The model takes into account a symmetric magnetic field blurring, source evolution and interactions during propagation. We use simulated data, which resemble measurements of the Pierre Auger Observatory, to evaluate the method’s sensitivity. With this, we are able to verify that the source parameters as well as the fraction of events from the nearby source population and the size of the magnetic field blurring are determined correctly, and that the data is described by the fitted model including the catalog sources with their respective fluxes and three-dimensional positions. We demonstrate that by combining all three measurements we reach the sensitivity necessary to discriminate between the catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei.
37th International cosmic ray conference, ICRC 2021
pierre auger observatory; cosmic rays; combined fit
04 Pubblicazione in atti di convegno::04c Atto di convegno in rivista
A combined fit of energy spectrum, shower depth distribution and arrival directions to constrain astrophysical models of UHECR sources / Bister, T., Abreu, P., Aglietta, M., Albury, J.M., Allekotte, I., Almela, A., Alvarez-Muniz, J., Alves Batista, R., Anastasi, G.A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Araujo Ferreira, P.R., Arteaga Velazquez, J.C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A.M., Bakalova, A., et al.. - In: POS PROCEEDINGS OF SCIENCE. - ISSN 1824-8039. - 395:(2022), pp. 1-12. (37th International cosmic ray conference, ICRC 2021 Berlin, Germany ) [10.22323/1.395.0368].
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.
