Large-scale Anisotropy of Galactic Cosmic Rays as a Probe of Local Cosmic-Ray Propagation

被引:4
作者
Li, Ai-feng [1 ]
Yuan, Qiang [2 ,3 ]
Liu, Wei [4 ]
Guo, Yi-qing [4 ,5 ]
机构
[1] Shandong Agr Univ, Coll Informat Sci & Engn, Taian 271018, Taiwan
[2] Chinese Acad Sci, Key Lab Dark Matter & Space Astron, Purple Mt Observ, Nanjing 210008, Peoples R China
[3] Univ Sci & Technol China, Sch Astron & Space Sci, Hefei 230026, Peoples R China
[4] Inst High Energy Phys, Chinese Acad Sci, Key Lab Particle Astrophys, Beijing 100049, Peoples R China
[5] Univ Chinese Acad Sci, Beijing 100049, Peoples R China
基金
国家重点研发计划; 中国国家自然科学基金;
关键词
ARRIVAL DIRECTIONS; DEPENDENT PROPAGATION; ELEMENTAL GROUPS; ENERGY-SPECTRA; TEV; PROTON; FLUX; HEMISPHERE; RIBBON; ORIGIN;
D O I
10.3847/1538-4357/ad198e
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Recent studies have shown that the anisotropy is of great value to decipher cosmic rays' origin and propagation. We have built a unified scenario to describe the observations of the energy spectra and the large-scale anisotropy and called attention to their synchronous evolution with energy. In this work, the impact of the local regular magnetic field (LRMF) and corresponding anisotropic diffusion on large-scale anisotropy have been investigated. When the perpendicular diffusion coefficient is much smaller than the parallel one, the dipole anisotropy points to the LRMF and the observational phase below 100 TeV could be reproduced. Moreover, we find that the dipole phase above 100 TeV strongly depends on the evolution of local diffusion. But the current measurements at that energy are still scarce. We suggest that more precise measurements at that energy could be carried out to unveil the local diffusion and further the local turbulence.
引用
收藏
页数:7
相关论文
共 66 条
[1]   ANISOTROPY IN COSMIC-RAY ARRIVAL DIRECTIONS IN THE SOUTHERN HEMISPHERE BASED ON SIX YEARS OF DATA FROM THE ICECUBE DETECTOR [J].
Aartsen, M. G. ;
Abraham, K. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, M. ;
Altmann, D. ;
Anderson, T. ;
Ansseau, I. ;
Anton, G. ;
Archinger, M. ;
Arguelles, C. ;
Arlen, T. C. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beatty, J. J. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
Beiser, E. ;
BenZvi, S. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bernhard, A. ;
Besson, D. Z. ;
Binder, G. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Boerner, M. ;
Bos, F. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Buzinsky, N. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Cheung, E. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2016, 826 (02)
[2]   OBSERVATION OF ANISOTROPY IN THE GALACTIC COSMIC-RAY ARRIVAL DIRECTIONS AT 400 TeV WITH ICECUBE [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Allen, M. M. ;
Altmann, D. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
Silva, A. H. Cruz ;
D'Agostino, M. V. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 746 (01)
[3]   OBSERVATION OF ANISOTROPY IN THE ARRIVAL DIRECTIONS OF GALACTIC COSMIC RAYS AT MULTIPLE ANGULAR SCALES WITH IceCube [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Daughhetee, J. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2011, 740 (01)
[4]   MEASUREMENT OF THE ANISOTROPY OF COSMIC-RAY ARRIVAL DIRECTIONS WITH ICECUBE [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Bradley, L. ;
Braun, J. ;
Buitink, S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Davis, J. C. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Depaepe, O. ;
Descamps, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2010, 718 (02) :L194-L198
[5]   Discovery of Localized Regions of Excess 10-TeV Cosmic Rays [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. ;
Aune, T. ;
Berley, D. ;
Blaufuss, E. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hoffman, C. M. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Pretz, J. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Yodh, G. B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 101 (22)
[6]   THE LARGE-SCALE COSMIC-RAY ANISOTROPY AS OBSERVED WITH MILAGRO [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. T. ;
Aune, T. ;
Berley, D. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hoffman, C. M. ;
Hopper, B. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Pretz, J. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 698 (02) :2121-2130
[7]   All-sky Measurement of the Anisotropy of Cosmic Rays at 10 TeV and Mapping of the Local Interstellar Magnetic Field [J].
Abeysekara, A. U. ;
Alfaro, R. ;
Alvarez, C. ;
Arceo, R. ;
Arteaga-Velazquez, J. C. ;
Avila Rojas, D. ;
Belmont-Moreno, E. ;
BenZvi, S. Y. ;
Brisbois, C. ;
Capistran, T. ;
Carramiana, A. ;
Casanova, S. ;
Cotti, U. ;
Cotzomi, J. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
De Leon, C. ;
De la Fuente, E. ;
Dichiara, S. ;
DuVernois, M. A. ;
Espinoza, C. ;
Fiorino, D. W. ;
Fleischhack, H. ;
Fraija, N. ;
Galvan-Gamez, A. ;
Garcia-Gonzalez, J. A. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hampel-Arias, Z. ;
Harding, J. P. ;
Hernandez, S. ;
Hona, B. ;
Hueyotl-Zahuantitla, F. ;
Iriarte, A. ;
Jardin-Blicq, A. ;
Joshi, V. ;
Lara, A. ;
Vargas, H. Leon ;
Luis-Raya, G. ;
Malone, K. ;
Marinelli, S. S. ;
Martinez-Castro, J. ;
Martinez, O. ;
Matthews, J. A. ;
Miranda-Romagnoli, P. ;
Moreno, E. ;
Mostafa, M. ;
Nellen, L. ;
Newbold, M. ;
Nisa, M. U. ;
Noriega-Papaqui, R. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2019, 871 (01)
[8]   Extended gamma-ray sources around pulsars constrain the origin of the positron flux at Earth [J].
Abeysekara, A. U. ;
Albert, A. ;
Alfaro, R. ;
Alvarez, C. ;
Alvarez, J. D. ;
Arceo, R. ;
Arteaga-Velazquez, J. C. ;
Rojas, D. Avila ;
Solares, H. A. Ayala ;
Barber, A. S. ;
Bautista-Elivar, N. ;
Becerril, A. ;
Belmont-Moreno, E. ;
BenZvi, S. Y. ;
Berley, D. ;
Bernal, A. ;
Braun, J. ;
Brisbois, C. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Capistran, T. ;
Carraminana, A. ;
Casanova, S. ;
Castillo, M. ;
Cotti, U. ;
Cotzomi, J. ;
de Leon, S. Coutino ;
De Leon, C. ;
De la Fuente, E. ;
Dingus, B. L. ;
DuVernois, M. A. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Ellsworth, R. W. ;
Engel, K. ;
Enriquez-Rivera, O. ;
Fiorino, D. W. ;
Fraija, N. ;
Garcia-Gonzalez, J. A. ;
Garfias, F. ;
Gerhardt, M. ;
Munoz, A. Gonzalez ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hampel-Arias, Z. ;
Harding, J. P. ;
Hernandez, S. ;
Hernandez-Almada, A. ;
Hinton, J. ;
Hona, B. ;
Hui, C. M. ;
Huntemeyer, P. .
SCIENCE, 2017, 358 (6365) :911-914
[9]   OBSERVATION OF SMALL-SCALE ANISOTROPY IN THE ARRIVAL DIRECTION DISTRIBUTION OF TeV COSMIC RAYS WITH HAWC [J].
Abeysekara, A. U. ;
Alfaro, R. ;
Alvarez, C. ;
Alvarez, J. D. ;
Arceo, R. ;
Arteaga-Velazquez, J. C. ;
Solares, H. A. Ayala ;
Barber, A. S. ;
Baughman, B. M. ;
Bautista-Elivar, N. ;
Belmont, E. ;
BenZvi, S. Y. ;
Berley, D. ;
Bonilla Rosales, M. ;
Braun, J. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carraminana, A. ;
Castillo, M. ;
Cotti, U. ;
Cotzomi, J. ;
De La Fuente, E. ;
De Leon, C. ;
DeYoung, T. ;
Diaz Hernandez, R. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Dingus, B. L. ;
DuVernois, M. A. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fiorino, D. W. ;
Fraija, N. ;
Galindo, A. ;
Garfias, F. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Gussert, M. ;
Hampel-Arias, Z. ;
Harding, J. P. ;
Huentemeyer, P. ;
Hui, C. M. ;
Imran, A. ;
Iriarte, A. ;
Karn, P. ;
Kieda, D. ;
Kunde, G. J. ;
Lara, A. ;
Lauer, R. J. ;
Lee, W. H. ;
Lennarz, D. ;
Leon Vargas, H. ;
Linnemann, J. T. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2014, 796 (02)
[10]   EVOLUTION OF THE COSMIC-RAY ANISOTROPY ABOVE 1014 eV [J].
Aglietta, M. ;
Alekseenko, V. V. ;
Alessandro, B. ;
Antonioli, P. ;
Arneodo, F. ;
Bergamasco, L. ;
Bertaina, M. ;
Bonino, R. ;
Castellina, A. ;
Chiavassa, A. ;
Piazzoli, B. D'Ettorre ;
Di Sciascio, G. ;
Fulgione, W. ;
Galeotti, P. ;
Ghia, P. L. ;
Iacovacci, M. ;
Mannocchi, G. ;
Morello, C. ;
Navarra, G. ;
Saavedra, O. ;
Stamerra, A. ;
Trinchero, G. C. ;
Valchierotti, S. ;
Vallania, P. ;
Vernetto, S. ;
Vigorito, C. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2009, 692 (02) :L130-L133