Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8 × 1018 eV

Aab, The Pierre Auger Collaboration: A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Al Samarai, I.; Albuquerque, I. F. M.; Allekotte, I.; Almela, A.; Alvarez Castillo, J.; Alvarez-Muñiz, J.; Anastasi, G. A.; Anchordoqui, L.; Andrada, B.; Andringa, S.; Aramo, C.; Arqueros, F.; Arsene, N.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Avila, G.; Badescu, A. M.; Balaceanu, A.; Barbato, F.; Barreira Luz, R. J.; Beatty, J. J.; Becker, K. H.; Bellido, J. A.; Berat, C.; Bertaina, M. E.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Biteau, J.; Blaess, S. G.; Blanco, A.; Blazek, J.; Bleve, C.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Borodai, N.; Botti, A. M.; Brack, J.; Brancus, I.; Bretz, T.; Bridgeman, A.; Briechle, F. L.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Caballero-Mora, K. S.; Caccianiga, L.; Cancio, A.; Canfora, F.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Chavez, A. G.; Chinellato, J. A.; Chudoba, J.; Clay, R. W.; Cobos, A.; Colalillo, R.; Coleman, A.; Collica, L.; Coluccia, M. R.; Conceição, R.; Consolati, G.; Contreras, F.; Cooper, M. J.; Coutu, S.; Covault, C. E.; Cronin, J.; D'Amico, S.; Daniel, B.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; de Almeida, R. M.; de Jong, S. J.; De Mauro, G.; de Mello Neto, J. R. T.; De Mitri, I.; de Oliveira, J.; de Souza, V.; Debatin, J.; Deligny, O.; Di Giulio, C.; Di Matteo, A.; Díaz Castro, M. L.; Diogo, F.; Dobrigkeit, C.; D'Olivo, J. C.; Dorosti, Q.; dos Anjos, R. C.; Dova, M. T.; Dundovic, A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Erfani, M.; Escobar, C. O.; Espadanal, J.; Etchegoyen, A.; Falcke, H.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Fenu, F.; Fick, B.; Figueira, J. M.; Filipčič, A.; Fratu, O.; Freire, M. M.; Fujii, T.; Fuster, A.; Gaior, R.; García, B.; Garcia-Pinto, D.; Gaté, F.; Gemmeke, H.; Gherghel-Lascu, A.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Giller, M.; Głas, D.; Glaser, C.; Golup, G.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P. F.; González, N.; Gorgi, A.; Gorham, P.; Grillo, A. F.; Grubb, T. D.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Hampel, M. R.; Hansen, P.; Harari, D.; Harrison, T. A.; Harton, J. L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Heimann, P.; Herve, A. E.; Hill, G. C.; Hojvat, C.; Holt, E.; Homola, P.; Hörandel, J. R.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huege, T.; Hulsman, J.; Insolia, A.; Isar, P. G.; Jandt, I.; Jansen, S.; Johnsen, J. A.; Josebachuili, M.; Jurysek, J.; Kääpä, A.; Kambeitz, O.; Kampert, K. H.; Katkov, I.; Keilhauer, B.; Kemmerich, N.; Kemp, E.; Kemp, J.; Kieckhafer, R. M.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Krause, R.; Krohm, N.; Kuempel, D.; Kukec Mezek, G.; Kunka, N.; Kuotb Awad, A.; Lahurd, D.; Lauscher, M.; Legumina, R.; Leigui de Oliveira, M. A.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Link, K.; Lo Presti, D.; Lopes, L.; López, R.; López Casado, A.; Luce, Q.; Lucero, A.; Malacari, M.; Mallamaci, M.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. G.; Mariş, I. C.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Masías Meza, J. J.; Mathes, H. J.; Mathys, S.; Matthews, J.; Matthews, J. A. J.; Matthiae, G.; Mayotte, E.; Mazur, P. O.; Medina, C.; Medina-Tanco, G.; Melo, D.; Menshikov, A.; Merenda, K. -D.; Michal, S.; Micheletti, M. I.; Middendorf, L.; Miramonti, L.; Mitrica, B.; Mockler, D.; Mollerach, S.; Montanet, F.; Morello, C.; Mostafá, M.; Müller, A. L.; Müller, G.; Muller, M. A.; Müller, S.; Mussa, R.; Naranjo, I.; Nellen, L.; Nguyen, P. H.; Niculescu-Oglinzanu, M.; Niechciol, M.; Niemietz, L.; Niggemann, T.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nožka, L.; Núñez, L. A.; Ochilo, L.; Oikonomou, F.; Olinto, A.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Paul, T.; Pech, M.; Pedreira, F.; Pękala, J.; Pelayo, R.; Peña-Rodriguez, J.; Pereira, L. A. S.; Perlín, M.; Perrone, L.; Peters, C.; Petrera, S.; Phuntsok, J.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pieroni, P.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Plum, M.; Porowski, C.; Prado, R. R.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. J.; Querchfeld, S.; Quinn, S.; Ramos-Pollan, R.; Rautenberg, J.; Ravignani, D.; Revenu, B.; Ridky, J.; Riehn, F.; Risse, M.; Ristori, P.; Rizi, V.; Rodrigues de Carvalho, W.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez Rojo, J.; Rogozin, D.; Roncoroni, M. J.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Ruehl, P.; Saffi, S. J.; Saftoiu, A.; Salamida, F.; Salazar, H.; Saleh, A.; Salesa Greus, F.; Salina, G.; Sánchez, F.; Sanchez-Lucas, P.; Santos, E. M.; Santos, E.; Sarazin, F.; Sarmento, R.; Sarmiento, C. A.; Sato, R.; Schauer, M.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schimp, M.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schovánek, P.; Schröder, F. G.; Schulz, A.; Schumacher, J.; Sciutto, S. J.; Segreto, A.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. C.; Sigl, G.; Silli, G.; Sima, O.; Śmiałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sonntag, S.; Sorokin, J.; Squartini, R.; Stanca, D.; Stanič, S.; Stasielak, J.; Stassi, P.; Strafella, F.; Suarez, F.; Suarez Durán, M.; Sudholz, T.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A. D.; Šupík, J.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Taboada, A.; Taborda, O. A.; Tapia, A.; Theodoro, V. M.; Timmermans, C.; Todero Peixoto, C. J.; Tomankova, L.; Tomé, B.; Torralba Elipe, G.; Travnicek, P.; Trini, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdés Galicia, J. F.; Valiño, I.; Valore, L.; van Aar, G.; van Bodegom, P.; van den Berg, A. M.; van Vliet, A.; Varela, E.; Vargas Cárdenas, B.; Varner, G.; Vázquez, R. A.; Veberič, D.; Ventura, C.; Vergara Quispe, I. D.; Verzi, V.; Vicha, J.; Villaseñor, L.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Wainberg, O.; Walz, D.; Watson, A. A.; Weber, M.; Weindl, A.; Wiencke, L.; Wilczyński, H.; Wirtz, M.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Yang, L.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zepeda, A.; Zimmermann, B.; Ziolkowski, M.; Zong, Z.; Zuccarello, F.

doi:10.1126/science.aan4338

Cosmic rays are atomic nuclei arriving from outer space that reach the highest energies observed in nature. Clues to their origin come from studying the distribution of their arrival directions. Using 3 × 104 cosmic rays with energies above 8 × 1018 electron volts, recorded with the Pierre Auger Observatory from a total exposure of 76,800 km2 sr year, we determined the existence of anisotropy in arrival directions. The anisotropy, detected at more than a 5.2σ level of significance, can be described by a dipole with an amplitude of Embedded Image percent toward right ascension αd = 100 ± 10 degrees and declination δd = Embedded Image degrees. That direction indicates an extragalactic origin for these ultrahigh-energy particles.