Volume 501 - 39th International Cosmic Ray Conference (ICRC2025) - Cosmic-Ray Indirect
A composition-informed search for large-scale anisotropy with the Pierre Auger Observatory
 The Pierre Auger Collaboration, A. Abdul Halim, P. Abreu, M. Aglietta, I. Allekotte, K. Almeida Cheminant, A. Almela, R. Aloisio, J. Alvarez-Muñiz, A. Ambrosone, J. Ammerman Yebra, G.A. Anastasi, L.A. Anchordoqui, B. Andrada, L. Andrade Dourado, S. Andringa, L. Apollonio, C. Aramo, E. Arnone, J.C. Arteaga Velazquez, P. Assis, G. Avila, E. Avocone, A. Bakalova, F. Barbato, A. Bartz Mocellin, J.A. Bellido, C. Berat, M.E. Bertaina, M. Bianciotto, P.L. Biermann, V. Binet, K. Bismark, T. Bister, J. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, M. Bohacova, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, J. Brack, P.G. Brichetto Orchera, F.L. Briechle, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, M. Büsken, A. Bwembya, K.S. Caballero-Mora, S. Cabana-Freire, L. Caccianiga, F. Campuzano, J. Caraça-Valente, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, B. Čermáková, A. Cermenati, J.A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R.W. Clay, A. Cobos Cerutti, R. Colalillo, R. Conceição, G. Consolati, M. Conte, F. Convenga, D. Correia dos Santos, P.J. Costa, C. Covault, M. Cristinziani, C.S. Cruz Sanchez, S. Dasso, K. Daumiller, B.R. Dawson, R.M. de Almeida, E.T. de Boone, B. de Errico, J. de Jesús, S.J. de Jong, J. de Mello Neto, I. De Mitri, J. de Oliveira, D. de Oliveira Franco, F. de Palma, V. de Souza, E. De Vito, A. Del Popolo, O. Deligny, N. Denner, L. Deval, A. di Matteo, C. Dobrigkeit, J.C. D'Olivo, L.M. Domingues Mendes, Q. Dorosti, J. dos Anjos, R.C. dos Anjos, J. Ebr, F.H. Ellwanger, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, A. Etchegoyen, C. Evoli, H. Falcke, G.R. Farrar, A. Fauth, T. Fehler, F. Feldbusch, A. Fernandes, M. Fernandez, B. Fick, J.M. Figueira, P. Filip, A. Filipcic, T. Fitoussi, B. Flaggs, T. Fodran, A. Franco, M. Freitas, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, B. Garcia, C. Gaudu, P.L. Ghia, U. Giaccari, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup*, M. Gómez Berisso, P.F. Gómez Vitale, J.P. Gongora, J.M. Gonzalez, N.M. Gonzalez, D. Gora, A. Gorgi, M. Gottowik, F. Guarino, G. Guedes, L. Gülzow, S. Hahn, P. Hamal, M.R. Hampel, P.M. Hansen, V.M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, C. Hojvat, J. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovsky, T. Huege, A. Insolia, P.G. Isar, M. Ismaiel, P. Janecek, V. Jilek, K.H. Kampert, B. Keilhauer, A. Khakurdikar, V.V. Kizakke Covilakam, H. Klages, M. Kleifges, J. Köhler, F. Krieger, M. Kubatova, N. Kunka, B.L. Lago, N. Langner, N. Leal, M.A. Leigui de Oliveira, Y. Lema-Capeans, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, L. Lopes, J.P. Lundquist, M. Mallamaci, D. Mandat, P. Mantsch, F.M. Mariani, A. Mariazzi, I.C. Maris, G. Marsella, D. Martello, S. Martinelli, M.A. Martins, H.J. Mathes, J. Matthews, G. Matthiae, E.W. Mayotte, S. Mayotte, P. Mazur, G. Medina-Tanco, J. Meinert, D. Melo, A. Menshikov, C. Merx, S. Michal, M.I. Micheletti, L. Miramonti, M. Mogarkar, S. Mollerach, F. Montanet, L. Morejon, K. Mulrey, R. Mussa, W.M. Namasaka, S. Negi, L. Nellen, K. Nguyen, G. Nicora, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, A. Novikov, V. Novotný, L. Nozka, A. Nucita, L.A. Nunez, J. Ochoa, C. Oliveira, L. Östman, M. Palatka, J. Pallotta, S. Panja, G. Parente, T. Paulsen, J. Pawlowsky, M. Pech, J. Pękala, R. Pelayo, V. Pelgrims, L.A. Pereira, E.E. Pereira Martins, C. Pérez Bertolli, L. Perrone, S. Petrera, C. Petrucci, T. Pierog, M. Pimenta, M. Platino, B. Pont, M. Pourmohammad Shahvar, P. Privitera, C. Priyadarshi, M. Prouza, K. Pytel, S. Querchfeld, J. Rautenberg, D. Ravignani, J.V. Reginatto Akim, A. Reuzki, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, V. Rizi, E. Rodriguez, G. Rodriguez Fernandez, J.R. Rodriguez Rojo, S. Rossoni, M. Roth, E. Roulet, A. Rovero, A. Saftoiu, M. Saharan, F. Salamida, H.I. Salazar, G. Salina, P. Sampathkumar, N. San Martin, J. Sanabria Gomez, F.A. Sánchez, E.M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, R. Sato, P. Savina, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovanek, F.G. Schröder, J. Schulte, T. Schulz, S.J. Sciutto, M. Scornavacche, A. Sedoski, A. Segreto, S. Sehgal, S.U. Shivashankara, G. Sigl, K. Simkova, F. Simon, R. Smida, P. Sommers, R. Squartini, M. Stadelmaier, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, S. Strähnz, M. Straub, T. Suomijarvi, A.D. Supanitsky, Z. Svozilikova, K. Syrokvas, Z. Szadkowski, F. Tairli, M. Tambone, A. Tapia, C. Taricco, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C.J. Todero Peixoto, B. Tomé, A. Travaini, P. Travnicek, M.J. Tueros, M. Unger, R. Uzeiroska, L. Vaclavek, M. Vacula, I. Vaiman, J.F. Valdés Galicia, L. Valore, P. van Dillen, E. Varela, V. Vašíčková, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberic, I.D. Vergara Quispe, S. Verpoest, V. Verzi, J. Vicha, J. Vink, S. Vorobiov, J.B. Vuta, C.K.O. Watanabe, A. Watson, A. Weindl, M. Weitz, L. Wiencke, H. Wilczyński, B. Wundheiler, B. Yue, A. Yushkov, E. Zas, D. Zavrtanik and M. Zavrtaniket al. (click to show)
*: corresponding author
Full text: pdf
Pre-published on: September 23, 2025
Published on: December 30, 2025
Abstract
The large-scale dipolar structure in the arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays with energies above $8\,$EeV observed by the Pierre Auger Collaboration is a well-established anisotropy measurement. This anisotropy is understood to be of extragalactic origin, as the maximum of the dipolar component is located ${\sim}115^\circ$ away from the Galactic Center. Cosmic rays interact with background radiation and magnetized regions on their path from their sources to Earth. These interactions, which depend on the cosmic-ray energy, charge and mass composition, give rise to different horizons and deflections that are expected to lead to different anisotropies in the arrival directions of cosmic rays at Earth. The Auger Collaboration has determined that the mass composition of cosmic rays at ultra-high energies is mixed, becoming increasingly heavier as a function of energy. Thus, different dipole amplitudes are expected to be measured at a given energy when separating the data into composition-distinct subsets of lighter and heavier elements.

In this contribution, we investigate the composition signature on the large-scale anisotropy taking advantage of composition estimators obtained from the data gathered with the surface detector. A way of probing for composition signatures in anisotropy patterns is then to divide the data into subsets of ``lighter'' and ``heavier'' elements per energy bin. In a simulation library, we evaluate the possibility of measuring a separation in total dipole amplitude between two such populations of the measured dataset under a source-agnostic model. We present the results using two different composition estimators, one based on air-shower universality and one inferred with deep learning.
DOI: https://doi.org/10.22323/1.501.0272
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.