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This content will become publicly available on February 2, 2019

Title: An Indication of Anisotropy in Arrival Directions of Ultra-high-energy Cosmic Rays through Comparison to the Flux Pattern of Extragalactic Gamma-Ray Sources

A new analysis of the dataset from the Pierre Auger Observatory provides evidence for anisotropy in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays on an intermediate angular scale, which is indicative of excess arrivals from strong, nearby sources. The data consist of 5514 events above 20 EeV with zenith angles up to 80 deg recorded before 2017 April 30. Sky models have been created for two distinct populations of extragalactic gamma-ray emitters: active galactic nuclei from the second catalog of hard Fermi-LAT sources (2FHL) and starburst galaxies from a sample that was examined with Fermi-LAT. Flux-limited samples, which include all types of galaxies from the Swift-BAT and 2MASS surveys, have been investigated for comparison. The sky model of cosmic-ray density constructed using each catalog has two free parameters, the fraction of events correlating with astrophysical objects and an angular scale characterizing the clustering of cosmic rays around extragalactic sources. A maximum-likelihood ratio test is used to evaluate the best values of these parameters and to quantify the strength of each model by contrast with isotropy. It is found that the starburst model fits the data better than the hypothesis of isotropy with a statistical significance of 4.0 sigma, the highestmore » value of the test statistic being for energies above 39 EeV. The three alternative models are favored against isotropy with 2.7-3.2 sigma significance. The origin of the indicated deviation from isotropy is examined and prospects for more sensitive future studies are discussed.« less
Authors:
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Publication Date:
Report Number(s):
FERMILAB-PUB-17-358; arXiv:1801.06160
Journal ID: ISSN 2041-8213; 1648760
Grant/Contract Number:
AC02-07CH11359
Type:
Accepted Manuscript
Journal Name:
The Astrophysical Journal. Letters
Additional Journal Information:
Journal Volume: 853; Journal Issue: 2; Journal ID: ISSN 2041-8213
Publisher:
Institute of Physics (IOP)
Research Org:
Fermi National Accelerator Lab. (FNAL), Batavia, IL (United States)
Sponsoring Org:
USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
Contributing Orgs:
Pierre Auger Collaboration
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
79 ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS
OSTI Identifier:
1418449