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The combined fit of the measured energy spectrum and shower maximum depth distributions of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical models with homogeneous source distributions. Studies of the distribution of the cosmic-ray arrival directions show a better agreement with models in which a fraction of the flux is non-isotropic and associated with the nearby radio galaxy Centaurus A or with catalogs such as that of starburst galaxies. Here, we present a novel combination of both analyses by a simultaneous fit of arrival directions, energy spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory. The model takes into account a rigidity-dependent magnetic field blurring and an energy-dependent evolution of the catalog contribution shaped by interactions during propagation. We find that a model containing a flux contribution from the starburst galaxy catalog of around 20% at 40 EeV with a magnetic field blurring of around 20◦ for a rigidity of 10 EV provides a fair simultaneous description of all three observables. The starburst galaxy model is favored with a significance of 4.5σ (considering experimental systematic effects) compared to a reference model with only homogeneously distributed background sources. By investigating a scenario with Centaurus A as a single source in combination with the homogeneous background, we confirm that this region of the sky provides the dominant contribution to the observed anisotropy signal. Models containing a catalog of jetted active galactic nuclei whose flux scales with the γ-ray emission are, however, disfavored as they cannot adequately describe the measured arrival directions.
Constraining models for the origin of ultra-high-energy cosmic rays with a novel combined analysis of arrival directions, spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory / Abdul Halim, A., Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Almeida Cheminant, K., Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muniz, J., Ammerman Yebra, J., Anastasi, G.A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Araujo Ferreira, P.R., Arnone, E., Arteaga Velazquez, J.C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., et al.. - In: JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS. - ISSN 1475-7516. - 2024:1(2024), pp. 1-42. [10.1088/1475-7516/2024/01/022]
Constraining models for the origin of ultra-high-energy cosmic rays with a novel combined analysis of arrival directions, spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory
Abdul Halim A.;Abreu P.;Aglietta M.;Allekotte I.;Almeida Cheminant K.;Almela A.;Aloisio R.;Alvarez-Muniz J.;Ammerman Yebra J.;Anastasi G. A.;Anchordoqui L.;Andrada B.;Andringa S.;Aramo C.;Araujo Ferreira P. R.;Arnone E.;Arteaga Velazquez J. C.;Asorey H.;Assis P.;Avila G.;Avocone E.;Badescu A. M.;Bakalova A.;Balaceanu A.;Barbato F.;Bartz Mocellin A.;Bellido J. A.;Berat C.;Bertaina M. E.;Bhatta G.;Bianciotto M.;Biermann P. L.;Binet V.;Bismark K.;Bister T.;Biteau J.;Blazek J.;Bleve C.;Blumer J.;Bohacova M.;Boncioli D.;Bonifazi C.;Bonneau Arbeletche L.;Borodai N.;Brack J.;Brichetto Orchera P. G.;Briechle F. L.;Bueno A.;Buitink S.;Buscemi M.;Busken M.;Bwembya A.;Caballero-Mora K. S.;Caccianiga L.;Caracas I.;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.;Conte M.;Convenga F.;Correia dos Santos D.;Costa P. J.;Covault C. E.;Cristinziani M.;Cruz Sanchez C. S.;Dasso S.;Daumiller K.;Dawson B. R.;de Almeida R. M.;de Jesus J.;de Jong S. J.;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 Popolo A.;Deligny O.;Deval L.;di Matteo A.;Dobre M.;Dobrigkeit C.;D'Olivo J. C.;Domingues Mendes L. M.;dos Anjos J. C.;dos Anjos R. C.;Ebr J.;Ellwanger F.;Emam M.;Engel R.;Epicoco I.;Erdmann M.;Etchegoyen A.;Evoli C.;Falcke H.;Farmer J.;Farrar G.;Fauth A. C.;Fazzini N.;Feldbusch F.;Fenu F.;Fernandes A.;Fick B.;Figueira J. M.;Filipcic A.;Fitoussi T.;Flaggs B.;Fodran T.;Fujii T.;Fuster A.;Galea C.;Galelli C.;Garcia B.;Gaudu C.;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.;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.;Keilhauer B.;Khakurdikar A.;Kizakke Covilakam V. V.;Klages H. O.;Kleifges M.;Knapp F.;Kunka N.;Lago B. L.;Langner N.;Leigui de Oliveira M. A.;Lema-Capeans Y.;Lenok V.;Letessier-Selvon A.;Lhenry-Yvon I.;Lo Presti D.;Lopes L.;Lu L.;Luce Q.;Lundquist J. P.;Machado Payeras A.;Majercakova M.;Mandat D.;Manning B. C.;Mantsch P.;Marafico S.;Mariani F. M.;Mariazzi A. G.;Maris I. C.;Marsella G.;Martello D.;Martinelli S.;Martinez Bravo O.;Martins M. A.;Mastrodicasa M.;Mathes H. J.;Matthews J.;Matthiae G.;Mayotte E.;Mayotte S.;Mazur P. O.;Medina-Tanco G.;Meinert J.;Melo D.;Menshikov A.;Merx C.;Michal S.;Micheletti M. I.;Miramonti L.;Mollerach S.;Montanet F.;Morejon L.;Morello C.;Muller A. L.;Mulrey K.;Mussa R.;Muzio M.;Namasaka W. M.;Nasr-Esfahani A.;Nellen L.;Nicora G.;Niculescu-Oglinzanu M.;Niechciol M.;Nitz D.;Nosek D.;Novotny V.;Nozka L.;Nucita A.;Nunez L. A.;Oliveira C.;Palatka M.;Pallotta J.;Parente G.;Pawlowsky J.;Pech M.;Ekala J. P.;Pelayo R.;Pereira L. A. S.;Pereira Martins E. E.;Perez Armand J.;Perez Bertolli C.;Perrone L.;Petrera S.;Petrucci C.;Pierog T.;Pimenta M.;Platino M.;Pont B.;Pothast M.;Pourmohammad Shahvar 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 E.;Rodriguez Rojo J.;Roncoroni M. J.;Rossoni S.;Roth M.;Roulet E.;Rovero A. C.;Ruehl P.;Saftoiu A.;Saharan M.;Salamida F.;Salazar H.;Salina G.;Sanabria Gomez J. D.;Sanchez F.;Santos E. M.;Santos E.;Sarazin F.;Sarmento R.;Sato R.;Savina P.;Schafer C. M.;Scherini V.;Schieler H.;Schimassek M.;Schimp M.;Schluter F.;Schmidt D.;Scholten O.;Schoorlemmer H.;Schovanek P.;Schroder F. G.;Schulte J.;Schulz T.;Sciutto S. J.;Scornavacche M.;Segreto A.;Sehgal S.;Shivashankara S. U.;Sigl G.;Silli G.;Sima O.;Simon F.;Smau R.;Smida R.;Sommers P.;Soriano J. F.;Squartini R.;Stadelmaier M.;Stanca D.;Stanic S.;Stasielak J.;Stassi P.;Straub M.;Streich A.;Suarez-Duran M.;Suomijarvi T.;Supanitsky A. D.;Svozilikova Z.;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.;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.;Vlastimil J.;Vorobiov S.;Watanabe C.;Watson A. A.;Weindl A.;Wiencke L.;Wilczynski H.;Wittkowski D.;Wundheiler B.;Yue B.;Yushkov A.;Zapparrata O.;Zas E.;Zavrtanik D.;Zavrtanik M.
2024
Abstract
The combined fit of the measured energy spectrum and shower maximum depth distributions of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical models with homogeneous source distributions. Studies of the distribution of the cosmic-ray arrival directions show a better agreement with models in which a fraction of the flux is non-isotropic and associated with the nearby radio galaxy Centaurus A or with catalogs such as that of starburst galaxies. Here, we present a novel combination of both analyses by a simultaneous fit of arrival directions, energy spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory. The model takes into account a rigidity-dependent magnetic field blurring and an energy-dependent evolution of the catalog contribution shaped by interactions during propagation. We find that a model containing a flux contribution from the starburst galaxy catalog of around 20% at 40 EeV with a magnetic field blurring of around 20◦ for a rigidity of 10 EV provides a fair simultaneous description of all three observables. The starburst galaxy model is favored with a significance of 4.5σ (considering experimental systematic effects) compared to a reference model with only homogeneously distributed background sources. By investigating a scenario with Centaurus A as a single source in combination with the homogeneous background, we confirm that this region of the sky provides the dominant contribution to the observed anisotropy signal. Models containing a catalog of jetted active galactic nuclei whose flux scales with the γ-ray emission are, however, disfavored as they cannot adequately describe the measured arrival directions.
active galactic nuclei; cosmic ray experiments; ultra high energy cosmic rays
01 Pubblicazione su rivista::01a Articolo in rivista
Constraining models for the origin of ultra-high-energy cosmic rays with a novel combined analysis of arrival directions, spectrum, and composition data measured at the Pierre Auger Observatory / Abdul Halim, A., Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Almeida Cheminant, K., Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muniz, J., Ammerman Yebra, J., Anastasi, G.A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Araujo Ferreira, P.R., Arnone, E., Arteaga Velazquez, J.C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., et al.. - In: JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS. - ISSN 1475-7516. - 2024:1(2024), pp. 1-42. [10.1088/1475-7516/2024/01/022]
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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.
