从到达分布看超高能宇宙射线源的含义

我们基于超高能宇宙射线(UHECR)到达方向分布的统计特征，估算了其源的局域数密度。我们计算了能量高于$10^{19}$ eV的质子在银河系磁场和结构化星系际磁场中传播后的到达分布，并将其与皮埃尔·奥格天文台的观测结果进行了统计比较。最高能量处到达分布的各向异性使我们能够估算出UHECR源的数密度约为$\sim 10^{-4} {\rm Mpc}^{-3}$，前提是假设UHECR源持续活动。我们将估算的UHECR源数密度与已知天体物理对象的数密度进行了比较。该估算数密度与Fanaroff-Reily I型星系的数密度一致。我们还讨论了在$10^{19}$ eV以上观测到的到达分布各向同性的可再现性。我们发现，估算的源模型无法再现观测到的各向同性。然而，当数密度为$10^{-2}$-$10^{-3} {\rm Mpc}^{-3}$时，可以再现观测到的各向同性。这一事实表明，存在最大加速能量约为$\sim 10^{19}$ eV的UHECR源，其数密度比注入最高能量宇宙射线的源高一个数量级。