EXPLAINING TEV COSMIC-RAY ANISOTROPIES WITH NON-DIFFUSIVE COSMIC-RAY PROPAGATION

被引:13
作者
Harding, J. Patrick [1 ]
Fryer, Chris L. [2 ]
Mendel, Susan [3 ]
机构
[1] Los Alamos Natl Lab, P-23, Los Alamos, NM 87545 USA
[2] Los Alamos Natl Lab, CCS 2, Los Alamos, NM 87545 USA
[3] Los Alamos Natl Lab, ISR 2, Los Alamos, NM 87545 USA
关键词
astroparticle physics; cosmic rays; ISM: kinematics and dynamics; magnetic fields; turbulence; AIR-SHOWER ARRAY; MILAGRO HOT-SPOTS; ENERGETIC PARTICLES; ARRIVAL DIRECTIONS; MAGNETIC-FIELD; DIFFUSION; TURBULENCE; TRANSPORT; ICECUBE; IBEX;
D O I
10.3847/0004-637X/822/2/102
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Constraining the behavior of cosmic ray data observed at Earth requires a precise understanding of how the cosmic rays propagate in the interstellar medium. The interstellar medium is not homogeneous; although turbulent magnetic fields dominate over large scales, small coherent regions of magnetic field exist on scales relevant to particle propagation in the nearby Galaxy. Guided propagation through a coherent field is significantly different from random particle diffusion and could be the explanation of spatial anisotropies in the observed cosmic rays. We present a Monte Carlo code to propagate cosmic particle through realistic magnetic field structures. We discuss the details of the model as well as some preliminary studies which indicate that coherent magnetic structures are important effects in local cosmic-ray propagation, increasing the flux of cosmic rays by over two orders of magnitude at anisotropic locations on the sky. The features induced by coherent magnetic structure could be the cause of the observed TeV cosmic-ray anisotropy.
引用
收藏
页数:10
相关论文
共 52 条
[1]   OBSERVATION OF COSMIC-RAY ANISOTROPY WITH THE ICETOP AIR SHOWER ARRAY [J].
Aartsen, M. G. ;
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Bay, R. ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
Bell, M. ;
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. ;
Bohaichuk, S. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Brown, A. M. ;
Bruijn, R. ;
Brunner, J. ;
Carson, M. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clark, K. ;
Clevermann, F. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2013, 765 (01)
[2]   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)
[3]   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
[4]   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)
[5]   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
[6]   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)
[7]   Measurement of Separate Cosmic-Ray Electron and Positron Spectra with the Fermi Large Area Telescope [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 108 (01)
[8]   Cosmic-Ray Electron Flux Measured by the PAMELA Experiment between 1 and 625 GeV [J].
Adriani, O. ;
Barbarino, G. C. ;
Bazilevskaya, G. A. ;
Bellotti, R. ;
Boezio, M. ;
Bogomolov, E. A. ;
Bongi, M. ;
Bonvicini, V. ;
Borisov, S. ;
Bottai, S. ;
Bruno, A. ;
Cafagna, F. ;
Campana, D. ;
Carbone, R. ;
Carlson, P. ;
Casolino, M. ;
Castellini, G. ;
Consiglio, L. ;
De Pascale, M. P. ;
De Santis, C. ;
De Simone, N. ;
Di Felice, V. ;
Galper, A. M. ;
Gillard, W. ;
Grishantseva, L. ;
Jerse, G. ;
Karelin, A. V. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Leonov, A. ;
Malakhov, V. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Mayorov, A. G. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Mocchiutti, E. ;
Monaco, A. ;
Mori, N. ;
Nikonov, N. ;
Osteria, G. ;
Palma, F. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Pizzolotto, C. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. ;
Rossetto, L. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (20)
[9]   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
[10]   First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5-350 GeV [J].
Aguilar, M. ;
Alberti, G. ;
Alpat, B. ;
Alvino, A. ;
Ambrosi, G. ;
Andeen, K. ;
Anderhub, H. ;
Arruda, L. ;
Azzarello, P. ;
Bachlechner, A. ;
Barao, F. ;
Baret, B. ;
Barrau, A. ;
Barrin, L. ;
Bartoloni, A. ;
Basara, L. ;
Basili, A. ;
Batalha, L. ;
Bates, J. ;
Battiston, R. ;
Bazo, J. ;
Becker, R. ;
Becker, U. ;
Behlmann, M. ;
Beischer, B. ;
Berdugo, J. ;
Berges, P. ;
Bertucci, B. ;
Bigongiari, G. ;
Biland, A. ;
Bindi, V. ;
Bizzaglia, S. ;
Boella, G. ;
de Boer, W. ;
Bollweg, K. ;
Bolmont, J. ;
Borgia, B. ;
Borsini, S. ;
Boschini, M. J. ;
Boudoul, G. ;
Bourquin, M. ;
Brun, P. ;
Buenerd, M. ;
Burger, J. ;
Burger, W. ;
Cadoux, F. ;
Cai, X. D. ;
Capell, M. ;
Casadei, D. ;
Casaus, J. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (14)