Cover Image

Isotropy of cosmic rays beyond $10^{20}$ eV favors their heavy mass composition

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	Telescope Array Collaboration, Abbasi, R. U., Abe, Y., Abu-Zayyad, T., Allen, M., Arai, Y., Arimura, R., Barcikowski, E., Belz, J. W., Bergman, D. R., Blake, S. A., Buckland, I., Cheon, B. G., Chikawa, M., Fujii, T., Fujisue, K., Fujita, K., Fujiwara, R., Fukushima, M., Furlich, G., Globus, N., Gonzalez, R., Hanlon, W., Hayashida, N., He, H., Hibi, R., Hibino, K., Higuchi, R., Honda, K., Ikeda, D., Inoue, N., Ishii, T., Ito, H., Ivanov, D., Iwasaki, A., Jeong, H. M., Jeong, S., Jui, C. C. H., Kadota, K., Kakimoto, F., Kalashev, O., Kasahara, K., Kasami, S., Kawakami, S., Kawata, K., Kharuk, I., Kido, E., Kim, H. B., Kim, J. H., Kim, S. W., Kimura, Y., Komae, I., Kuzmin, V., Kuznetsov, M., Kwon, Y. J., Lee, K. H., Lubsandorzhiev, B., Lundquist, J. P., Matsumiya, H., Matsuyama, T., Matthews, J. N., Mayta, R., Mizuno, K., Murakami, M., Myers, I., Nagataki, S., Nakai, K., Nakamura, T., Nishio, E., Nonaka, T., Oda, H., Ogio, S., Onishi, M., Ohoka, H., Okazaki, N., Oku, Y., Okuda, T., Omura, Y., Ono, M., Oshima, A., Oshima, H., Ozawa, S., Park, I. H., Park, K. Y., Potts, M., Pshirkov, M. S., Remington, J., Rodriguez, D. C., Rott, C., Rubtsov, G. I., Ryu, D., Sagawa, H., Saito, R., Sakaki, N., Sako, T., Sakurai, N., Sato, D., Sato, K., Sato, S., Sekino, K., Shah, P. D., Shibata, N., Shibata, T., Shikita, J., Shimodaira, H., Shin, B. K., Shin, H. S., Shinto, D., Smith, J. D., Sokolsky, P., Stokes, B. T., Stroman, T. A., Takagi, Y., Takahashi, K., Takamura, M., Takeda, M., Takeishi, R., Taketa, A., Takita, M., Tameda, Y., Tanaka, K., Tanaka, M., Tanoue, Y., Thomas, S. B., Thomson, G. B., Tinyakov, P., Tkachev, I., Tokuno, H., Tomida, T., Troitsky, S., Tsuda, R., Tsunesada, Y., Udo, S., Urban, F., Warren, D., Wong, T., Yamazaki, K., Yashiro, K., Yoshida, F., Zhezher, Y., Zundel, Z.
Format:	Preprint
Published:	2024
Subjects:	High Energy Astrophysical Phenomena
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866910510845263872
author	Telescope Array Collaboration Abbasi, R. U. Abe, Y. Abu-Zayyad, T. Allen, M. Arai, Y. Arimura, R. Barcikowski, E. Belz, J. W. Bergman, D. R. Blake, S. A. Buckland, I. Cheon, B. G. Chikawa, M. Fujii, T. Fujisue, K. Fujita, K. Fujiwara, R. Fukushima, M. Furlich, G. Globus, N. Gonzalez, R. Hanlon, W. Hayashida, N. He, H. Hibi, R. Hibino, K. Higuchi, R. Honda, K. Ikeda, D. Inoue, N. Ishii, T. Ito, H. Ivanov, D. Iwasaki, A. Jeong, H. M. Jeong, S. Jui, C. C. H. Kadota, K. Kakimoto, F. Kalashev, O. Kasahara, K. Kasami, S. Kawakami, S. Kawata, K. Kharuk, I. Kido, E. Kim, H. B. Kim, J. H. Kim, J. H. Kim, S. W. Kimura, Y. Komae, I. Kuzmin, V. Kuznetsov, M. Kwon, Y. J. Lee, K. H. Lubsandorzhiev, B. Lundquist, J. P. Matsumiya, H. Matsuyama, T. Matthews, J. N. Mayta, R. Mizuno, K. Murakami, M. Myers, I. Lee, K. H. Nagataki, S. Nakai, K. Nakamura, T. Nishio, E. Nonaka, T. Oda, H. Ogio, S. Onishi, M. Ohoka, H. Okazaki, N. Oku, Y. Okuda, T. Omura, Y. Ono, M. Oshima, A. Oshima, H. Ozawa, S. Park, I. H. Park, K. Y. Potts, M. Pshirkov, M. S. Remington, J. Rodriguez, D. C. Rott, C. Rubtsov, G. I. Ryu, D. Sagawa, H. Saito, R. Sakaki, N. Sako, T. Sakurai, N. Sato, D. Sato, K. Sato, S. Sekino, K. Shah, P. D. Shibata, N. Shibata, T. Shikita, J. Shimodaira, H. Shin, B. K. Shin, H. S. Shinto, D. Smith, J. D. Sokolsky, P. Stokes, B. T. Stroman, T. A. Takagi, Y. Takahashi, K. Takamura, M. Takeda, M. Takeishi, R. Taketa, A. Takita, M. Tameda, Y. Tanaka, K. Tanaka, M. Tanoue, Y. Thomas, S. B. Thomson, G. B. Tinyakov, P. Tkachev, I. Tokuno, H. Tomida, T. Troitsky, S. Tsuda, R. Tsunesada, Y. Udo, S. Urban, F. Warren, D. Wong, T. Yamazaki, K. Yashiro, K. Yoshida, F. Zhezher, Y. Zundel, Z.
author_facet	Telescope Array Collaboration Abbasi, R. U. Abe, Y. Abu-Zayyad, T. Allen, M. Arai, Y. Arimura, R. Barcikowski, E. Belz, J. W. Bergman, D. R. Blake, S. A. Buckland, I. Cheon, B. G. Chikawa, M. Fujii, T. Fujisue, K. Fujita, K. Fujiwara, R. Fukushima, M. Furlich, G. Globus, N. Gonzalez, R. Hanlon, W. Hayashida, N. He, H. Hibi, R. Hibino, K. Higuchi, R. Honda, K. Ikeda, D. Inoue, N. Ishii, T. Ito, H. Ivanov, D. Iwasaki, A. Jeong, H. M. Jeong, S. Jui, C. C. H. Kadota, K. Kakimoto, F. Kalashev, O. Kasahara, K. Kasami, S. Kawakami, S. Kawata, K. Kharuk, I. Kido, E. Kim, H. B. Kim, J. H. Kim, J. H. Kim, S. W. Kimura, Y. Komae, I. Kuzmin, V. Kuznetsov, M. Kwon, Y. J. Lee, K. H. Lubsandorzhiev, B. Lundquist, J. P. Matsumiya, H. Matsuyama, T. Matthews, J. N. Mayta, R. Mizuno, K. Murakami, M. Myers, I. Lee, K. H. Nagataki, S. Nakai, K. Nakamura, T. Nishio, E. Nonaka, T. Oda, H. Ogio, S. Onishi, M. Ohoka, H. Okazaki, N. Oku, Y. Okuda, T. Omura, Y. Ono, M. Oshima, A. Oshima, H. Ozawa, S. Park, I. H. Park, K. Y. Potts, M. Pshirkov, M. S. Remington, J. Rodriguez, D. C. Rott, C. Rubtsov, G. I. Ryu, D. Sagawa, H. Saito, R. Sakaki, N. Sako, T. Sakurai, N. Sato, D. Sato, K. Sato, S. Sekino, K. Shah, P. D. Shibata, N. Shibata, T. Shikita, J. Shimodaira, H. Shin, B. K. Shin, H. S. Shinto, D. Smith, J. D. Sokolsky, P. Stokes, B. T. Stroman, T. A. Takagi, Y. Takahashi, K. Takamura, M. Takeda, M. Takeishi, R. Taketa, A. Takita, M. Tameda, Y. Tanaka, K. Tanaka, M. Tanoue, Y. Thomas, S. B. Thomson, G. B. Tinyakov, P. Tkachev, I. Tokuno, H. Tomida, T. Troitsky, S. Tsuda, R. Tsunesada, Y. Udo, S. Urban, F. Warren, D. Wong, T. Yamazaki, K. Yashiro, K. Yoshida, F. Zhezher, Y. Zundel, Z.
contents	We report an estimation of the injected mass composition of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs) at energies higher than 10 EeV. The composition is inferred from an energy-dependent sky distribution of UHECR events observed by the Telescope Array surface detector by comparing it to the Large Scale Structure of the local Universe. In the case of negligible extra-galactic magnetic fields the results are consistent with a relatively heavy injected composition at E ~ 10 EeV that becomes lighter up to E ~ 100 EeV, while the composition at E > 100 EeV is very heavy. The latter is true even in the presence of highest experimentally allowed extra-galactic magnetic fields, while the composition at lower energies can be light if a strong EGMF is present. The effect of the uncertainty in the galactic magnetic field on these results is subdominant.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2406_19287
institution	arXiv
publishDate	2024
record_format	arxiv
spellingShingle	Isotropy of cosmic rays beyond $10^{20}$ eV favors their heavy mass composition Telescope Array Collaboration Abbasi, R. U. Abe, Y. Abu-Zayyad, T. Allen, M. Arai, Y. Arimura, R. Barcikowski, E. Belz, J. W. Bergman, D. R. Blake, S. A. Buckland, I. Cheon, B. G. Chikawa, M. Fujii, T. Fujisue, K. Fujita, K. Fujiwara, R. Fukushima, M. Furlich, G. Globus, N. Gonzalez, R. Hanlon, W. Hayashida, N. He, H. Hibi, R. Hibino, K. Higuchi, R. Honda, K. Ikeda, D. Inoue, N. Ishii, T. Ito, H. Ivanov, D. Iwasaki, A. Jeong, H. M. Jeong, S. Jui, C. C. H. Kadota, K. Kakimoto, F. Kalashev, O. Kasahara, K. Kasami, S. Kawakami, S. Kawata, K. Kharuk, I. Kido, E. Kim, H. B. Kim, J. H. Kim, J. H. Kim, S. W. Kimura, Y. Komae, I. Kuzmin, V. Kuznetsov, M. Kwon, Y. J. Lee, K. H. Lubsandorzhiev, B. Lundquist, J. P. Matsumiya, H. Matsuyama, T. Matthews, J. N. Mayta, R. Mizuno, K. Murakami, M. Myers, I. Lee, K. H. Nagataki, S. Nakai, K. Nakamura, T. Nishio, E. Nonaka, T. Oda, H. Ogio, S. Onishi, M. Ohoka, H. Okazaki, N. Oku, Y. Okuda, T. Omura, Y. Ono, M. Oshima, A. Oshima, H. Ozawa, S. Park, I. H. Park, K. Y. Potts, M. Pshirkov, M. S. Remington, J. Rodriguez, D. C. Rott, C. Rubtsov, G. I. Ryu, D. Sagawa, H. Saito, R. Sakaki, N. Sako, T. Sakurai, N. Sato, D. Sato, K. Sato, S. Sekino, K. Shah, P. D. Shibata, N. Shibata, T. Shikita, J. Shimodaira, H. Shin, B. K. Shin, H. S. Shinto, D. Smith, J. D. Sokolsky, P. Stokes, B. T. Stroman, T. A. Takagi, Y. Takahashi, K. Takamura, M. Takeda, M. Takeishi, R. Taketa, A. Takita, M. Tameda, Y. Tanaka, K. Tanaka, M. Tanoue, Y. Thomas, S. B. Thomson, G. B. Tinyakov, P. Tkachev, I. Tokuno, H. Tomida, T. Troitsky, S. Tsuda, R. Tsunesada, Y. Udo, S. Urban, F. Warren, D. Wong, T. Yamazaki, K. Yashiro, K. Yoshida, F. Zhezher, Y. Zundel, Z. High Energy Astrophysical Phenomena We report an estimation of the injected mass composition of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs) at energies higher than 10 EeV. The composition is inferred from an energy-dependent sky distribution of UHECR events observed by the Telescope Array surface detector by comparing it to the Large Scale Structure of the local Universe. In the case of negligible extra-galactic magnetic fields the results are consistent with a relatively heavy injected composition at E ~ 10 EeV that becomes lighter up to E ~ 100 EeV, while the composition at E > 100 EeV is very heavy. The latter is true even in the presence of highest experimentally allowed extra-galactic magnetic fields, while the composition at lower energies can be light if a strong EGMF is present. The effect of the uncertainty in the galactic magnetic field on these results is subdominant.
title	Isotropy of cosmic rays beyond $10^{20}$ eV favors their heavy mass composition
topic	High Energy Astrophysical Phenomena
url	https://arxiv.org/abs/2406.19287