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Searches for Large-Scale Anisotropy in the Arrival Directions of Cosmic Rays Detected above Energy of $10^{19}$ eV at the Pierre Auger Observatory and the Telescope Array

Spherical harmonic moments are well-suited for capturing anisotropy at any scale in the flux of cosmic rays. An unambiguous measurement of the full set of spherical harmonic coefficients requires full-sky coverage. This can be achieved by combining data from observatories located in both the northern and southern hemispheres. To this end, a joint analysis using data recorded at the Telescope Array and the Pierre Auger Observatory above $10^{19}$ eV is presented in this work. The resulting multipolar expansion of the flux of cosmic rays allows us to perform a series of anisotropy searches, and in particular to report on the angular power spectrum of cosmic rays above $10^{19}$ eV. No significant deviation from isotropic expectations is found throughout the analyses performed. Upper limits on the amplitudes of the dipole and quadrupole moments are derived as a function of the direction in the sky, varying between 7% and 13% for the dipole and between 7% and 10% for a symmetric quadrupole.

preprint2014arXivOpen access
The Pierre AugerTelescope Array Collaborations:A. AabP. AbreuM. AgliettaE. J. AhnI. Al SamaraiI. F. M. AlbuquerqueI. AllekotteJ. AllenP. AllisonA. AlmelaJ. Alvarez CastilloJ. Alvarez-MuñizR. Alves BatistaM. AmbrosioA. AminaeiL. AnchordoquiS. AndringaC. AramoF. ArquerosH. AsoreyP. AssisJ. AublinM. AveM. AvenierG. AvilaA. M. BadescuK. B. BarberJ. BäumlC. BausJ. J. BeattyK. H. BeckerJ. A. BellidoC. BeratX. BertouP. L. BiermannP. BilloirM. BlancoC. BleveH. BlümerM. BoháčováD. BoncioliC. BonifaziR. BoninoN. BorodaiJ. BrackI. BrancusP. BrogueiraW. C. BrownP. BuchholzA. BuenoS. BuitinkM. BuscemiK. S. Caballero-MoraB. CaccianigaL. CaccianigaM. CandussoL. CarameteR. CarusoA. CastellinaG. CataldiL. CazonR. CesterA. G. ChavezA. ChiavassaJ. A. ChinellatoJ. ChudobaM. CilmoR. W. ClayG. CoccioloR. ColalilloA. ColemanL. CollicaM. R. ColucciaR. ConceiçãoF. ContrerasM. J. CooperA. CordierS. CoutuC. E. CovaultJ. CroninA. CurutiuR. DallierB. DanielS. DassoK. DaumillerB. R. DawsonR. M. de AlmeidaM. De DomenicoS. J. de JongJ. R. T. de Mello NetoI. De MitriJ. de OliveiraV. de SouzaL. del PeralO. DelignyH. DembinskiN. DhitalC. Di GiulioA. di MatteoJ. C. DiazM. L. Díaz CastroF. DiogoC. DobrigkeitW. DoctersJ. C. D'OlivoA. DorofeevQ. Dorosti HasankiadehM. T. DovaJ. EbrR. EngelM. ErdmannM. ErfaniC. O. EscobarJ. EspadanalA. EtchegoyenP. Facal San LuisH. FalckeK. FangG. FarrarA. C. FauthN. FazziniA. P. FergusonM. FernandesB. FickJ. M. FigueiraA. FilevichA. FilipčičB. D. FoxO. FratuU. FröhlichB. FuchsT. FujiR. GaiorB. GarcíaS. T. Garcia RocaD. Garcia-GamezD. Garcia-PintoG. GarilliA. Gascon BravoF. GateH. GemmekeP. L. GhiaU. GiaccariM. GiammarchiM. GillerC. GlaserH. GlassM. Gómez BerissoP. F. Gómez VitaleP. GonçalvesJ. G. GonzalezN. GonzálezB. GookinA. GorgiP. GorhamP. GouffonS. GrebeN. GriffithA. F. GrilloT. D. GrubbY. GuardincerriF. GuarinoG. P. GuedesM. R. HampelP. HansenD. HarariT. A. HarrisonS. HartmannJ. L. HartonA. HaungsT. HebbekerD. HeckP. HeimannA. E. HerveG. C. HillC. HojvatN. HollonE. HoltP. HomolaJ. R. HörandelP. HorvathM. HrabovskýD. HuberT. HuegeA. InsoliaP. G. IsarK. IsloI. JandtS. JansenC. JarneM. JosebachuiliA. KääpäO. KambeitzK. H. KampertP. KasperI. KatkovB. KéglB. KeilhauerA. KeivaniE. KempR. M. KieckhaferH. O. KlagesM. KleifgesJ. KleinfellerR. KrauseN. KrohmO. KrömerD. Kruppke-HansenD. KuempelN. KunkaG. La RosaD. LaHurdL. LatronicoR. LauerM. LauscherP. LautridouS. Le CozM. S. A. B. LeãoD. LebrunP. LebrunM. A. Leigui de OliveiraA. Letessier-SelvonI. Lhenry-YvonK. LinkR. LópezA. Lopez AgüeraK. LouedecJ. Lozano BahiloL. LuA. LuceroM. LudwigM. C. MaccaroneM. MalacariS. MalderaM. MallamaciJ. MallerD. MandatP. MantschA. G. MariazziV. MarinI. C. MarişG. MarsellaD. MartelloL. MartinH. MartinezO. Martínez BravoD. MartraireJ. J. Masías MezaH. J. MathesS. MathysJ. A. J. MatthewsJ. MatthewsG. MatthiaeD. MaurelD. MaurizioE. MayotteP. O. MazurC. MedinaG. Medina-TancoM. MelissasD. MeloE. MenichettiA. MenshikovS. MessinaR. MeyhandanS. MićanovićM. I. MichelettiL. MiddendorfI. A. MinayaL. MiramontiB. MitricaL. Molina-BuenoS. MollerachM. MonasorD. Monnier RagaigneF. MontanetC. MorelloM. MostafáC. A. MouraM. A. MullerG. MüllerM. MünchmeyerR. MussaG. NavarraS. NavasP. NecesalL. NellenA. NellesJ. NeuserM. NiechciolL. NiemietzT. NiggemannD. NitzD. NosekV. NovotnyL. NožkaL. OchiloA. OlintoM. OliveiraN. PachecoD. Pakk Selmi-DeiM. PalatkaJ. PallottaN. PalmieriP. PapenbreerG. ParenteA. ParraT. PaulM. PechJ. PekalaR. PelayoI. M. PepeL. PerroneR. PesceE. PetermannC. PetersS. PetreraA. PetroliniY. PetrovJ. PhuntsokR. PiegaiaT. PierogP. PieroniM. PimentaV. PirronelloM. PlatinoM. PlumA. PorcelliC. PorowskiR. R. PradoP. PriviteraM. ProuzaV. PurrelloE. J. QuelS. QuerchfeldS. QuinnJ. RautenbergO. RavelD. RavignaniB. RevenuJ. RidkyS. RiggiM. RisseP. RistoriV. RiziJ. RobertsW. Rodrigues de CarvalhoI. Rodriguez CaboG. Rodriguez FernandezJ. Rodriguez RojoM. D. Rodríguez-FríasG. RosJ. RosadoT. RosslerM. RothE. RouletA. C. RoveroS. J. SaffiA. SaftoiuF. SalamidaH. SalazarA. SalehF. Salesa GreusG. SalinaF. SánchezP. Sanchez-LucasC. E. SantoE. SantosE. M. SantosF. SarazinB. SarkarR. SarmentoR. SatoN. ScharfV. ScheriniH. SchielerP. SchifferO. ScholtenH. SchoorlemmerP. SchovánekA. SchulzJ. SchulzJ. SchumacherS. J. SciuttoA. SegretoM. SettimoA. ShadkamR. C. ShellardI. SidelnikG. SiglO. SimaA. ŚmiałR. ŠmídaG. R. SnowP. SommersJ. SorokinR. SquartiniY. N. SrivastavaS. StaničJ. StapletonJ. StasielakM. StephanA. StutzF. SuarezT. SuomijärviA. D. SupanitskyM. S. SutherlandJ. SwainZ. SzadkowskiM. SzubaO. A. TabordaA. TapiaM. TartareV. M. TheodoroC. TimmermansC. J. Todero PeixotoG. TomaL. TomankovaB. ToméA. TonachiniG. Torralba ElipeD. Torres MachadoP. TravnicekE. TrovatoM. TuerosR. UlrichM. UngerM. UrbanJ. F. Valdés GaliciaI. ValiñoL. ValoreG. van AarA. M. van den BergS. van VelzenA. van VlietE. VarelaB. Vargas CárdenasG. VarnerJ. R. VázquezR. A. VázquezD. VeberičV. VerziJ. VichaM. VidelaL. VillaseñorB. VlcekS. VorobiovH. WahlbergO. WainbergD. WalzA. A. WatsonM. WeberK. WeidenhauptA. WeindlF. WernerA. WidomL. WienckeB. WilczyńskaH. WilczyńskiM. WillC. WilliamsT. WinchenD. WittkowskiB. WundheilerS. WykesT. YamamotoT. YapiciP. YounkG. YuanA. YushkovB. ZamoranoE. ZasD. ZavrtanikM. ZavrtanikI. ZawA. ZepedaJ. ZhouY. ZhuM. Zimbres SilvaM. ZiolkowskiR. U. AbbasiM. AbeT. Abu-ZayyadM. AllenR. AndersonR. AzumaE. BarcikowskiJ. W. BelzD. R. BergmanS. A. BlakeR. CadyM. J. ChaeB. G. CheonJ. ChibaM. ChikawaW. R. ChoT. FujiiM. FukushimaT. GotoW. HanlonY. HayashiN. HayashidaK. HibinoK. HondaD. IkedaN. InoueT. IshiiR. IshimoriH. ItoD. IvanovC. C. H. JuiK. KadotaF. KakimotoO. KalashevK. KasaharaH. KawaiS. KawakamiS. KawanaK. KawataE. KidoH. B. KimJ. H. KimS. KitamuraY. KitamuraV. KuzminY. J. KwonJ. LanS. I. LimJ. P. LundquistK. MachidaK. MartensT. MatsudaT. MatsuyamaJ. N. MatthewsM. MinaminoK. MukaiI. MyersK. NagasawaS. NagatakiT. NakamuraT. NonakaA. NozatoS. OgioJ. OguraM. OhnishiH. OhokaK. OkiT. OkudaM. OnoA. OshimaS. OzawaI. H. ParkM. S. PshirkovD. C. RodriguezG. RubtsovD. RyuH. SagawaN. SakuraiA. L. SampsonL. M. ScottP. D. ShahF. ShibataT. ShibataH. ShimodairaB. K. ShinJ. D. SmithP. SokolskyR. W. SpringerB. T. StokesS. R. StrattonT. A. StromanT. SuzawaM. TakamuraM. TakedaR. TakeishiA. TaketaM. TakitaY. TamedaH. TanakaK. TanakaM. TanakaS. B. ThomasG. B. ThomsonP. TinyakovI. TkachevH. TokunoT. TomidaS. TroitskyY. TsunesadaK. TsutsumiY. UchihoriS. UdoF. UrbanG. VasiloffT. WongR. YamaneH. YamaokaK. YamazakiJ. YangK. YashiroY. YonedaS. YoshidaH. YoshiiR. ZollingerZ. Zundel

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De DomenicoS. J. de JongJ. R. T. de Mello NetoI. De MitriJ. de OliveiraV. de SouzaL. del PeralO. DelignyH. DembinskiN. DhitalC. Di GiulioA. di MatteoJ. C. DiazM. L. Díaz CastroF. DiogoC. DobrigkeitW. DoctersJ. C. D'OlivoA. DorofeevQ. Dorosti HasankiadehM. T. DovaJ. EbrR. EngelM. ErdmannM. ErfaniC. O. EscobarJ. EspadanalA. EtchegoyenP. Facal San LuisH. FalckeK. FangG. FarrarA. C. FauthN. FazziniA. P. FergusonM. FernandesB. FickJ. M. FigueiraA. FilevichA. FilipčičB. D. FoxO. FratuU. FröhlichB. FuchsT. FujiR. GaiorB. GarcíaS. T. Garcia RocaD. Garcia-GamezD. Garcia-PintoG. GarilliA. Gascon BravoF. GateH. GemmekeP. L. GhiaU. GiaccariM. GiammarchiM. GillerC. GlaserH. GlassM. Gómez BerissoP. F. Gómez VitaleP. GonçalvesJ. G. GonzalezN. GonzálezB. GookinA. GorgiP. GorhamP. GouffonS. GrebeN. GriffithA. F. GrilloT. D. GrubbY. GuardincerriF. GuarinoG. P. GuedesM. R. HampelP. HansenD. HarariT. A. HarrisonS. HartmannJ. L. HartonA. HaungsT. HebbekerD. HeckP. HeimannA. E. HerveG. C. HillC. HojvatN. HollonE. HoltP. HomolaJ. R. HörandelP. HorvathM. HrabovskýD. HuberT. HuegeA. InsoliaP. G. IsarK. IsloI. JandtS. JansenC. JarneM. JosebachuiliA. KääpäO. KambeitzK. H. KampertP. KasperI. KatkovB. KéglB. KeilhauerA. KeivaniE. KempR. M. KieckhaferH. O. KlagesM. KleifgesJ. KleinfellerR. KrauseN. KrohmO. KrömerD. Kruppke-HansenD. KuempelN. KunkaG. La RosaD. LaHurdL. LatronicoR. LauerM. LauscherP. LautridouS. Le CozM. S. A. B. LeãoD. LebrunP. LebrunM. A. Leigui de OliveiraA. Letessier-SelvonI. Lhenry-YvonK. LinkR. LópezA. Lopez AgüeraK. LouedecJ. Lozano BahiloL. LuA. LuceroM. LudwigM. C. MaccaroneM. MalacariS. MalderaM. MallamaciJ. MallerD. MandatP. MantschA. G. MariazziV. MarinI. C. MarişG. MarsellaD. MartelloL. MartinH. MartinezO. Martínez BravoD. MartraireJ. J. Masías MezaH. J. MathesS. MathysJ. A. J. MatthewsJ. MatthewsG. MatthiaeD. MaurelD. MaurizioE. MayotteP. O. MazurC. MedinaG. Medina-TancoM. MelissasD. MeloE. MenichettiA. MenshikovS. MessinaR. MeyhandanS. MićanovićM. I. MichelettiL. MiddendorfI. A. MinayaL. MiramontiB. MitricaL. Molina-BuenoS. MollerachM. MonasorD. Monnier RagaigneF. MontanetC. MorelloM. MostafáC. A. MouraM. A. MullerG. MüllerM. MünchmeyerR. MussaG. NavarraS. NavasP. NecesalL. NellenA. NellesJ. NeuserM. NiechciolL. NiemietzT. NiggemannD. NitzD. NosekV. NovotnyL. NožkaL. OchiloA. OlintoM. OliveiraN. PachecoD. Pakk Selmi-DeiM. PalatkaJ. PallottaN. PalmieriP. PapenbreerG. ParenteA. ParraT. PaulM. PechJ. PekalaR. PelayoI. M. PepeL. PerroneR. PesceE. PetermannC. PetersS. PetreraA. PetroliniY. PetrovJ. PhuntsokR. PiegaiaT. PierogP. PieroniM. PimentaV. PirronelloM. PlatinoM. PlumA. PorcelliC. PorowskiR. R. PradoP. PriviteraM. ProuzaV. PurrelloE. J. QuelS. QuerchfeldS. QuinnJ. RautenbergO. RavelD. RavignaniB. RevenuJ. RidkyS. RiggiM. RisseP. RistoriV. RiziJ. RobertsW. Rodrigues de CarvalhoI. Rodriguez CaboG. Rodriguez FernandezJ. Rodriguez RojoM. D. Rodríguez-FríasG. RosJ. RosadoT. RosslerM. RothE. RouletA. C. RoveroS. J. SaffiA. SaftoiuF. SalamidaH. SalazarA. SalehF. Salesa GreusG. SalinaF. SánchezP. Sanchez-LucasC. E. SantoE. SantosE. M. SantosF. SarazinB. SarkarR. SarmentoR. SatoN. ScharfV. ScheriniH. SchielerP. SchifferO. ScholtenH. SchoorlemmerP. SchovánekA. SchulzJ. SchulzJ. SchumacherS. J. SciuttoA. SegretoM. SettimoA. ShadkamR. C. ShellardI. SidelnikG. SiglO. SimaA. ŚmiałR. ŠmídaG. R. SnowP. SommersJ. SorokinR. SquartiniY. N. SrivastavaS. StaničJ. StapletonJ. StasielakM. StephanA. StutzF. SuarezT. SuomijärviA. D. SupanitskyM. S. SutherlandJ. SwainZ. SzadkowskiM. SzubaO. A. TabordaA. TapiaM. TartareV. M. TheodoroC. TimmermansC. J. Todero PeixotoG. TomaL. TomankovaB. ToméA. TonachiniG. Torralba ElipeD. Torres MachadoP. TravnicekE. TrovatoM. TuerosR. UlrichM. UngerM. UrbanJ. F. Valdés GaliciaI. ValiñoL. ValoreG. van AarA. M. van den BergS. van VelzenA. van VlietE. VarelaB. Vargas CárdenasG. VarnerJ. R. VázquezR. A. VázquezD. VeberičV. VerziJ. VichaM. VidelaL. VillaseñorB. VlcekS. VorobiovH. WahlbergO. WainbergD. WalzA. A. WatsonM. WeberK. WeidenhauptA. WeindlF. WernerA. WidomL. WienckeB. WilczyńskaH. WilczyńskiM. WillC. WilliamsT. WinchenD. WittkowskiB. WundheilerS. WykesT. YamamotoT. YapiciP. YounkG. YuanA. YushkovB. ZamoranoE. ZasD. ZavrtanikM. ZavrtanikI. ZawA. ZepedaJ. ZhouY. ZhuM. Zimbres SilvaM. ZiolkowskiR. U. AbbasiM. AbeT. Abu-ZayyadM. AllenR. AndersonR. AzumaE. BarcikowskiJ. W. BelzD. R. BergmanS. A. BlakeR. CadyM. J. ChaeB. G. CheonJ. ChibaM. ChikawaW. R. ChoT. FujiiM. FukushimaT. GotoW. HanlonY. HayashiN. HayashidaK. HibinoK. HondaD. IkedaN. InoueT. IshiiR. IshimoriH. ItoD. IvanovC. C. H. JuiK. KadotaF. KakimotoO. KalashevK. KasaharaH. KawaiS. KawakamiS. KawanaK. KawataE. KidoH. B. KimJ. H. KimS. KitamuraY. KitamuraV. KuzminY. J. KwonJ. LanS. I. LimJ. P. LundquistK. MachidaK. MartensT. MatsudaT. MatsuyamaJ. N. MatthewsM. MinaminoK. MukaiI. MyersK. NagasawaS. NagatakiT. NakamuraT. NonakaA. NozatoS. OgioJ. OguraM. OhnishiH. OhokaK. OkiT. OkudaM. OnoA. OshimaS. OzawaI. H. ParkM. S. PshirkovD. C. RodriguezG. RubtsovD. RyuH. SagawaN. SakuraiA. L. SampsonL. M. ScottP. D. ShahF. ShibataT. ShibataH. ShimodairaB. K. ShinJ. D. SmithP. SokolskyR. W. SpringerB. T. StokesS. R. StrattonT. A. StromanT. SuzawaM. TakamuraM. TakedaR. TakeishiA. TaketaM. TakitaY. TamedaH. TanakaK. TanakaM. TanakaS. B. ThomasG. B. ThomsonP. TinyakovI. TkachevH. TokunoT. TomidaS. TroitskyY. TsunesadaK. TsutsumiY. UchihoriS. UdoF. UrbanG. VasiloffT. WongR. YamaneH. YamaokaK. YamazakiJ. YangK. YashiroY. YonedaS. YoshidaH. YoshiiR. ZollingerZ. Zundel

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