Anisotropies of ultra-high energy particles in cosmic magnetic fields

Ultrahochenergetische kosmische Strahlen (UHECRs) sind die energiereichsten Teilchen, die im Universum beobachtet werden. Ihre Ankunftsrichtungen liefern wichtige In- formationen über ihren Ursprung und ihre Ausbreitung. Anisotropien am UHECR- Himmel, die als Abweichungen von der Isotropie auftreten, werden von Ablenkungen der UHECR Teilchen im galaktischen (GMF) und extragalaktischen (EGMF) Magnetfeld beeinflusst. In dieser Arbeit werden Simulationen durchgeführt, um den Einfluss magnetis- cher Ablenkungen auf die Ankunftsrichtungen von UHECRs zu untersuchen. Dabei werden sowohl die kohärente als auch die turbulente Komponente des GMF sowie der Einfluss des EGMF auf beobachtete anisotrope Strukturen berücksichtigt. Eine Likelihood-basierte Analyse wird verwendet, um die Kreuzkorrelation zwischen den durch das GMF abgelenkten Ankunftsrichtungen der UHECRs und einem Quellen- modell, Als Quellmodell wird hierbei ein Katalog von Starburst Galaxien verwendet. Diese Analyse liefert Einblicke in die Abweichung von der isotropen Erwartung, wenn die Ablenkung durch das GMF berücksichtigt werden. Zusätzlich werden Anisotropien mittlerer Winkelgröße am UHECR-Himmel untersucht, um Einschränkungen für die Stärke des EGMF abzuleiten. Systematische Scans über den Signalanteil und den von der EGMF verursachten Winkelverschmierung zeigen, dass Szenarien mit minimalen Beiträgen des Feldes und geringen Signalanteilen die beobachteten Daten erfolgreich reproduzieren. Im Gegensatz dazu führen Parameterkonfigurationen mit hohen Sig- nalanteilen und unzureichenden EGMF-Ablenkungen zu signifikanten Überdichten, die von den Beobachtungen abweichen. Vergleiche zwischen verschiedenen astrophysikalischen Modellen, einschließlich Variationen des GMF, unterstreichen zusätzlich die entscheidende Rolle der Magnet- felder bei der Gestaltung des UHECR-Himmels. Diese Studie bietet einen statistis- chen Rahmen, um die Kreuzkorrelation zwischen UHECR-Anisotropien und Magnet- feldern zu erforschen. Sie schlägt Einschränkungen für die Stärke solcher Felder vor, indem sie die Bereiche für die Winkelstreuung identifiziert, in denen die Häufung von Ereignissen verringert wird, um die beobachteten anisotropen Merkmale am Himmel zu beschreiben..