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Office of Scientific and Technical Information

Title: Constraints on the Origin of Cosmic Rays Above 1018 eV From Large-Scale Anisotropy Searches in Data of the Pierre Auger Observatory

Journal Article · · Astrophysical Journal Letters
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A thorough search for large-scale anisotropies in the distribution of arrival directions of cosmic rays detected above 1018 eV at the Pierre Auger Observatory is reported. For the first time, these large-scale anisotropy searches are performed as a function of both the right ascension and the declination and expressed in terms of dipole and quadrupole moments. Within the systematic uncertainties, no significant deviation from isotropy is revealed. Upper limits on dipole and quadrupole amplitudes are derived under the hypothesis that any cosmic ray anisotropy is dominated by such moments in this energy range. Finally, these upper limits provide constraints on the production of cosmic rays above 1018 eV, since they allow us to challenge an origin from stationary galactic sources densely distributed in the galactic disk and emitting predominantly light particles in all directions.

Research Organization:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Organization:
USDOE Office of Science (SC)
Contributing Organization:
Pierre Auger Collaboration
DOE Contract Number:
AC02-07CH11359
OSTI ID:
1057709
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-12-653-AD-AE-CD-TD; arXiv eprint number arXiv:1212.3083
Journal Information:
Astrophysical Journal Letters, Vol. 762, Issue 1; ISSN 2041-8205
Publisher:
Institute of Physics (IOP)
Country of Publication:
United States
Language:
English

References (20)

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Extragalactic UHE proton spectrum and prediction for iron-nuclei flux at 108–109 GeV journal September 2004
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Energy Loss of High-Energy Cosmic Rays in Pair-Producing Collisions with Ambient Photons journal March 1970
Cosmic ray spectrum and anisotropies from the knee to the second knee journal May 2003
Cosmic ray anisotropy as signature for the transition from galactic to extragalactic cosmic rays journal July 2012
Effects of the galactic magnetic field upon large scale anisotropies of extragalactic cosmic rays journal November 2010
Observations of Extensive Air Showers near the Maximum of Their Longitudinal Development journal January 1961
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Observation of the Suppression of the Flux of Cosmic Rays above 4 × 10 19 eV journal August 2008
Atmospheric effects on extensive air showers observed with the surface detector of the Pierre Auger observatory journal September 2009
Trigger and aperture of the surface detector array of the Pierre Auger Observatory
  • Abraham, J.; Abreu, P.; Aglietta, M.
  • Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 613, Issue 1 https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.11.018
journal January 2010
Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 10 18 eV journal March 2010
Search for first harmonic modulation in the right ascension distribution of cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory journal March 2011
The effect of the geomagnetic field on cosmic ray energy estimates and large scale anisotropy searches on data from the Pierre Auger Observatory journal November 2011
LARGE-SCALE DISTRIBUTION OF ARRIVAL DIRECTIONS OF COSMIC RAYS DETECTED ABOVE 10 18 eV AT THE PIERRE AUGER OBSERVATORY journal December 2012
Deriving the Global Structure of the Galactic Magnetic Field from Faraday Rotation Measures of Extragalactic Sources journal August 2011
Trajectories of high-energy cosmic rays in the galactic disk journal November 1968