PoS - Proceedings of Science
Volume 395 - 37th International Cosmic Ray Conference (ICRC2021) - CRI - Cosmic Ray Indirect
A combined fit of energy spectrum, shower depth distribution and arrival directions to constrain astrophysical models of UHECR sources
Presented by T. Bister*  on behalf of  The Pierre Auger Collaboration, P. Abreu, M. Aglietta, J.M. Albury, I. Allekotte, A. Almela, J. Alvarez-Muniz, R. Alves Batista, G.A. Anastasi, L.A. Anchordoqui, B. Andrada, S. Andringa, C. Aramo, P.R. Araújo Ferreira, J.C. Arteaga Velazquez, H.G. Asorey, P. Assis, G. Avila, A.M. Badescu, A. Bakalova, A. Balaceanu, F. Barbato, R.J. Barreira Luz, K.H. Becker, J.A. Bellido, C. Berat, M.E. Bertaina, X. Bertou, P.L. Biermann, V. Binet, K. Bismark, J. Biteau, J. Blazek, C. Bleve, M. Bohacova, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, A.M. Botti, J. Brack, T. Bretz, P.G. Brichetto Orchera, F.L. Briechle, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, M. Büsken, K.S. Caballero-Mora, L. Caccianiga, F. Canfora, I. Caracas, J.M. Carceller, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, J.A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R.W. Clay, A. Cobos Cerutti, R. Colalillo, A. Coleman, M.R. Coluccia, R. Conceição, A. Condorelli, G. Consolati, F. Contreras, F. Convenga, D. Correia dos Santos, C. Covault, S. Dasso, K. Daumiller, B.R. Dawson, J.A. Day, R.M. de Almeida, J. de Jesús, S.J. de Jong, G. De Mauro, J. de Mello Neto, I. De Mitri, J. de Oliveira, D. de Oliveira Franco, F. de Palma, V. de Souza, E. De Vito, M. del Río, O. Deligny, L. Deval, A. di Matteo, C. Dobrigkeit, J.C. D'Olivo, L.M. Domingues Mendes, R. dos Anjos, D. dos Santos, M.T. Dova, J. Ebr, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, C.O. Escobar, A. Etchegoyen, H. Falcke, J. Farmer, G.R. Farrar, A. Fauth, N. Fazzini, F. Feldbusch, F. Fenu, B. Fick, J.M. Figueira, A. Filipcic, T. Fitoussi, T. Fodran, M.M. Freire, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, C. Galelli, B. García, A.L. García Vegas, H. Gemmeke, F. Gesualdi, A. Gherghel-Lascu, P.L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, J. Glombitza, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup, M. Gómez Berisso, P.F. Gómez Vitale, J.P. Gongora, J.M. González, N.M. Gonzalez, I. Goos, D. Gora, A. Gorgi, M. Gottowik, T.D. Grubb, F. Guarino, G. Guedes, E. Guido, S. Hahn, P. Hamal, M.R. Hampel, P.M. Hansen, D. Harari, V.M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, G.C. Hill, C. Hojvat, J. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovsky, T. Huege, A. Insolia, P.G. Isar, P. Janecek, J.A. Johnsen, J. Juryšek, A. Kääpä, K.H. Kampert, N. Karastathis, B. Keilhauer, J. Kemp, A. Khakurdikar, V.V. Kizakke Covilakam, H. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, M. Köpke, N. Kunka, B.L. Lago, R.G. Lang, N. Langner, M.A. Leigui de Oliveira, V. Lenok, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, D. Lo Presti, L. Lopes, R. López, L. Lu, Q. Luce, J.P. Lundquist, A. Machado Payeras, G. Mancarella, D. Mandat, B.C. Manning, J. Manshanden, P. Mantsch, S. Marafico, A. Mariazzi, I.C. Maris, G. Marsella, D. Martello, S. Martinelli, O. Martínez Bravo, M. Mastrodicasa, H.J. Mathes, J. Matthews, G. Matthiae, E. Mayotte, P. Mazur, G. Medina-Tanco, D. Melo, A. Menshikov, K.D. Merenda, S. Michal, M.I. Micheletti, L. Miramonti, S. Mollerach, F. Montanet, C. Morello, M. Mostafa, A.L. Müller, M.A. Muller, K. Mulrey, R. Mussa, M.S. Muzio, W.M. Namasaka, A. Nasr-Esfahani, L. Nellen, M. Niculescu-Oglinzanu, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotný, L. Nozka, A. Nucita, L.A. Nunez, M. Palatka, J. Pallotta, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, J. Pawlowsky, M. Pech, F. Pedreira, J. Pękala, R. Pelayo, J. Peña-Rodríguez, E.E. Pereira Martins, J. Perez Armand, C. Pérez Bertolli, M. Perlin, L. Perrone, S. Petrera, T. Pierog, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, B. Pont, M. Pothast, P. Privitera, M. Prouza, A. Puyleart, S. Querchfeld, J. Rautenberg, D. Ravignani, M. Reininghaus, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, V. Rizi, W. Rodrigues de Carvalho, J.R. Rodriguez Rojo, M.J. Roncoroni, S. Rossoni, M. Roth, E. Roulet, A. Rovero, P. Ruehl, A. Saftoiu, F. Salamida, H.I. Salazar, G. Salina, J. Sanabria Gomez, F.A. Sánchez, E.M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, C. Sarmiento-Cano, R. Sato, P. Savina, C.M. Schäfer, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, F. Schlüter, D. Schmidt, O. Scholten, P. Schovanek, F.G. Schröder, S. Schröder, J. Schulte, S. Sciutto, M. Scornavacche, A. Segreto, S. Sehgal, R.C. Shellard, G. Sigl, G. Silli, O. Sima, R. Smida, P. Sommers, J.F. Soriano, J. Souchard, R. Squartini, M. Stadelmaier, D. Stanca, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, A. Streich, M. Suárez-Durán, T. Sudholz, T. Suomijarvi, A.D. Supanitsky, Z. Szadkowski, A. Tapia, C. Taricco, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C.J. Todero Peixoto, B. Tomé, Z. Torrès, A. Travaini, P. Travnicek, C. Trimarelli, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, L. Vaclavek, M. Vacula, J.F. Valdés Galicia, L. Valore, E. Varela, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberic, C. Ventura, I.D. Vergara Quispe, V. Verzi, J. Vicha, J. Vink, S. Vorobiov, H. Wahlberg, C.K.O. Watanabe, A. Watson, M. Weber, A. Weindl, L. Wiencke, H. Wilczyński, M. Wirtz, D. Wittkowski, B. Wundheiler, A. Yushkov, O. Zapparrata, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik and L. Zehreret al. (click to show)
Full text: pdf
Pre-published on: August 30, 2021
Published on:
Abstract
The combined fit of the measured energy spectrum and distribution of depths of shower maximum of ultra-high-energy cosmic rays is known to constrain the parameters of astrophysical scenarios with homogeneous source distributions. Further measurements show that the cosmic-ray arrival directions agree better with the directions and fluxes of catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei than with isotropy.

Here, we present a novel combination of both analyses. For that, a three-dimensional universe model containing a nearby source population and a homogeneous background source distribution is built, and its parameters are adapted using a combined fit of the energy spectrum, depth of shower maximum distribution and energy-dependent arrival directions. The model takes into account a symmetric magnetic field blurring, source evolution and interactions during propagation.

We use simulated data, which resemble measurements of the Pierre Auger Observatory, to evaluate the method’s sensitivity. With this, we are able to verify that the source parameters as well as the fraction of events from the nearby source population and the size of the magnetic field blurring are determined correctly, and that the data is described by the fitted model including the catalog sources with their respective fluxes and three-dimensional positions. We demonstrate that by combining all three measurements we reach the sensitivity necessary to discriminate between the catalogs of starburst galaxies and active galactic nuclei.
DOI: https://doi.org/10.22323/1.395.0368
How to cite

Metadata are provided both in "article" format (very similar to INSPIRE) as this helps creating very compact bibliographies which can be beneficial to authors and readers, and in "proceeding" format which is more detailed and complete.

Open Access
Creative Commons LicenseCopyright owned by the author(s) under the term of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.