从UHECR各向异性观测中可以学到什么？第一篇：大尺度各向异性与成分特征

我们研究了当前关于大尺度各向异性数据的含义，并考察它们在多大程度上可用于约束UHECR的起源及源情景的天体物理参数。我们讨论了观测成分相关各向异性的可能性、分离不同核成分组合的潜在益处，以及利用未来更大曝光量的观测台观测UHECR天空的兴趣。我们针对满足当前观测约束的各种天体物理情景模拟了UHECR天空图，考虑了UHE质子与原子核的能量损失及其在中介磁场中的偏转。我们研究了UHECR源分布遵循星系分布、改变源成分与能谱、源密度和磁场模型的情景。我们应用了与Auger合作组所用类似的分析。我们发现：i）在我们的假设下，重现观测到的偶极各向异性及其能量演化相对容易；ii）这种一致可在关于天体物理参数的不同假设集下获得，因此在现阶段对UHECR源情景约束性不强；iii）实际重建的偶极方向在几乎所有研究的情景中显得不自然，并对源分布或假设磁场构型（尤其在银河系内）的主要假设提出挑战；iv）除质子外，GZK视界强烈减小的能量范围是针对各给定核种的各向异性搜寻的关键目标；v）我们模型中自然预期的成分各向异性不太可能解释Auger最近报道的结果，除非观测幅度是内禀更弱信号的一个强正统计涨落。