Correlation of the highest-energy cosmic rays with the positions of nearby active galactic nuclei

J. Abraham, P. Abreu, M. Aglietta, C. Aguirre, D. Allard, I. Allekotte, J. Allen, P. Allison, J. Alvarez-Muñiz, M. Ambrosio, L. Anchordoqui, S. Andringa, A. Anzalone, C. Aramo, S. Argirò, K. Arisaka, E. Armengaud, F. Arneodo, F. Arqueros, T. AschH. Asorey, P. Assis, B. S. Atulugama, J. Aublin, M. Ave, G. Avila, T. Bäcker, D. Badagnani, A. F. Barbosa, D. Barnhill, S. L.C. Barroso, P. Bauleo, J. J. Beatty, T. Beau, B. R. Becker, K. H. Becker, J. A. Bellido, S. BenZvi, C. Berat, T. Bergmann, P. Bernardini, X. Bertou, P. L. Biermann, P. Billoir, O. Blanch-Bigas, F. Blanco, P. Blasi, C. Bleve, H. Blümer, M. Boháčová, C. Bonifazi, R. Bonino, J. Brack, P. Brogueira, W. C. Brown, P. Buchholz, A. Bueno, R. E. Burton, N. G. Busca, K. S. Caballero-Mora, B. Cai, D. V. Camin, L. Caramete, R. Caruso, W. Carvalho, A. Castellina, O. Catalano, G. Cataldi, L. Cazon, R. Cester, J. Chauvin, A. Chiavassa, J. A. Chinellato, A. Chou, J. Chye, R. W. Clay, E. Colombo, R. Conceição, B. Connolly, F. Contreras, J. Coppens, A. Cordier, U. Cotti, S. Coutu, C. E. Covault, A. Creusot, A. Criss, J. Cronin, A. Curutiu, S. Dagoret-Campagne, K. Daumiller, B. R. Dawson, R. M. de Almeida, C. De Donato, S. J. de Jong, G. De La Vega, W. J.M. de Mello, J. R.T. de Mello Neto, I. De Mitri, V. de Souza, L. del Peral, O. Deligny, A. Della Selva, C. Delle Fratte, H. Dembinski, C. Di Giulio, J. C. Diaz, P. N. Diep, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, P. N. Dong, D. Dornic, A. Dorofeev, J. C. dos Anjos, M. T. Dova, D. D'Urso, I. Dutan, M. A. DuVernois, R. Engel, L. Epele, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, P. Facal San Luis, H. Falcke, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Ferrer, S. Ferry, B. Fick, A. Filevich, A. Filipčič, I. Fleck, C. E. Fracchiolla, W. Fulgione, B. García, D. García Gámez, D. Garcia-Pinto, X. Garrido, H. Geenen, G. Gelmini, H. Gemmeke, P. L. Ghia, M. Giller, H. Glass, M. S. Gold, G. Golup, F. Gomez Albarracin, M. Gómez Berisso, R. Gómez Herrero, P. Gonçalves, M. Gonçalves do Amaral, D. Gonzalez, J. G. Gonzalez, M. González, D. Góra, A. Gorgi, P. Gouffon, V. Grassi, A. F. Grillo, C. Grunfeld, Y. Guardincerri, F. Guarino, G. P. Guedes, J. Gutiérrez, J. D. Hague, J. C. Hamilton, P. Hansen, D. Harari, S. Harmsma, J. L. Harton, A. Haungs, T. Hauschildt, M. D. Healy, T. Hebbeker, G. Hebrero, D. Heck, C. Hojvat, V. C. Holmes, P. Homola, J. Hörandel, A. Horneffer, M. Horvat, M. Hrabovský, T. Huege, M. Hussain, M. Iarlori, A. Insolia, F. Ionita, A. Italiano, M. Kaducak, K. H. Kampert, T. Karova, B. Kégl, B. Keilhauer, E. Kemp, R. M. Kieckhafer, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Knapik, J. Knapp, D. H. Koang, A. Krieger, O. Krömer, D. Kuempel, N. Kunka, A. Kusenko, G. La Rosa, C. Lachaud, B. L. Lago, D. Lebrun, P. LeBrun, J. Lee, M. A.Leigui de Oliveira, A. Letessier-Selvon, M. Leuthold, I. Lhenry-Yvon, R. López, A. Lopez Agüera, J. Lozano Bahilo, R. Luna García, M. C. Maccarone, C. Macolino, S. Maldera, G. Mancarella, M. E. Manceñido, D. Mandat, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, I. C. Maris, H. R.Marquez Falcon, D. Martello, J. Martínez, O. Martínez Bravo, H. J. Mathes, J. Matthews, J. A.J. Matthews, G. Matthiae, D. Maurizio, P. O. Mazur, T. McCauley, M. McEwen, R. R. McNeil, M. C. Medina, G. Medina-Tanco, A. Meli, D. Melo, E. Menichetti, A. Menschikov, Chr Meurer, R. Meyhandan, M. I. Micheletti, G. Miele, W. Miller, S. Mollerach, M. Monasor, D. Monnier Ragaigne, F. Montanet, B. Morales, C. Morello, J. C. Moreno, C. Morris, M. Mostafá, M. A. Muller, R. Mussa, G. Navarra, J. L. Navarro, S. Navas, P. Necesal, L. Nellen, C. Newman-Holmes, D. Newton, P. T. Nhung, N. Nierstenhoefer, D. Nitz, D. Nosek, L. Nožka, J. Oehlschläger, T. Ohnuki, A. Olinto, V. M. Olmos-Gilbaja, M. Ortiz, F. Ortolani, S. Ostapchenko, L. Otero, N. Pacheco, D. Pakk Selmi-Dei, M. Palatka, J. Pallotta, G. Parente, E. Parizot, S. Parlati, S. Pastor, M. Patel, T. Paul, V. Pavlidou, K. Payet, M. Pech, J. Pȩkala, R. Pelayo, I. M. Pepe, L. Perrone, S. Petrera, P. Petrinca, Y. Petrov, A. Pichel, R. Piegaia, T. Pierog, M. Pimenta, T. Pinto, V. Pirronello, O. Pisanti, M. Platino, J. Pochon, P. Privitera, M. Prouza, E. J. Quel, J. Rautenberg, A. Redondo, S. Reucroft, B. Revenu, F. A.S. Rezende, J. Ridky, S. Riggi, M. Risse, C. Rivière, V. Rizi, M. Roberts, C. Robledo, G. Rodriguez, J. Rodriguez Martino, J. Rodriguez Rojo, I. Rodriguez-Cabo, M. D. Rodríguez-Frías, G. Ros, J. Rosado, M. Roth, B. Rouillé-d'Orfeuil, E. Roulet, A. C. Rovero, F. Salamida, H. Salazar, G. Salina, F. Sánchez, M. Santander, C. E. Santo, E. M. Santos, F. Sarazin, S. Sarkar, R. Sato, V. Scherini, H. Schieler, A. Schmidt, F. Schmidt, T. Schmidt, O. Scholten, P. Schovánek, F. Schüssler, S. J. Sciutto, M. Scuderi, A. Segreto, D. Semikoz, M. Settimo, R. C. Shellard, I. Sidelnik, B. B. Siffert, G. Sigl, N. Smetniansky De Grande, A. Smiałkowski, R. Šmída, A. G.K. Smith, B. E. Smith, G. R. Snow, P. Sokolsky, P. Sommers, J. Sorokin, H. Spinka, R. Squartini, E. Strazzeri, A. Stutz, F. Suarez, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, M. S. Sutherland, J. Swain, Z. Szadkowski, J. Takahashi, A. Tamashiro, A. Tamburro, O. Taşcǎu, R. Tcaciuc, N. T. Thao, D. Thomas, R. Ticona, J. Tiffenberg, C. Timmermans, W. Tkaczyk, C. J.Todero Peixoto, B. Tomé, A. Tonachini, I. Torres, P. Travnicek, A. Tripathi, G. Tristram, D. Tscherniakhovski, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J. F.Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, A. M. van den Berg, V. van Elewyck, R. A. Vázquez, D. Veberič, A. Veiga, A. Velarde, T. Venters, V. Verzi, M. Videla, L. Villaseñor, S. Vorobiov, L. Voyvodic, H. Wahlberg, O. Wainberg, D. Warner, A. A. Watson, S. Westerhoff, G. Wieczorek, L. Wiencke, B. Wilczyńska, H. Wilczyński, C. Wileman, M. G. Winnick, H. Wu, B. Wundheiler, T. Yamamoto, P. Younk, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, A. Zech, A. Zepeda, M. Ziolkowski

Research output: Contribution to journalArticle

Abstract

Data collected by the Pierre Auger Observatory provide evidence for anisotropy in the arrival directions of the cosmic rays with the highest-energies, which are correlated with the positions of relatively nearby active galactic nuclei (AGN) [Pierre Auger Collaboration, Science 318 (2007) 938]. The correlation has maximum significance for cosmic rays with energy greater than ∼6 × 1019 eV and AGN at a distance less than ∼75 Mpc. We have confirmed the anisotropy at a confidence level of more than 99% through a test with parameters specified a priori, using an independent data set. The observed correlation is compatible with the hypothesis that cosmic rays with the highest-energies originate from extra-galactic sources close enough so that their flux is not significantly attenuated by interaction with the cosmic background radiation (the Greisen-Zatsepin-Kuz'min effect). The angular scale of the correlation observed is a few degrees, which suggests a predominantly light composition unless the magnetic fields are very weak outside the thin disk of our galaxy. Our present data do not identify AGN as the sources of cosmic rays unambiguously, and other candidate sources which are distributed as nearby AGN are not ruled out. We discuss the prospect of unequivocal identification of individual sources of the highest-energy cosmic rays within a few years of continued operation of the Pierre Auger Observatory.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)188-204
Number of pages17
JournalAstroparticle Physics
Volume29
Issue number3
DOIs
StatePublished - Apr 2008

    Fingerprint

Keywords

  • AGN
  • Anisotropy
  • Auger
  • EGMF
  • Extra-galactic
  • GMF
  • GZK
  • High energy cosmic rays
  • Observatory
  • UHECR

ASJC Scopus subject areas

  • Astronomy and Astrophysics

Cite this

Abraham, J., Abreu, P., Aglietta, M., Aguirre, C., Allard, D., Allekotte, I., Allen, J., Allison, P., Alvarez-Muñiz, J., Ambrosio, M., Anchordoqui, L., Andringa, S., Anzalone, A., Aramo, C., Argirò, S., Arisaka, K., Armengaud, E., Arneodo, F., Arqueros, F., ... Ziolkowski, M. (2008). Correlation of the highest-energy cosmic rays with the positions of nearby active galactic nuclei. Astroparticle Physics, 29(3), 188-204. https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2008.01.002