We have searched for intermediate-scale anisotropy in the arrival directions of ultrahigh-energy cosmic rays with energies above 57 EeV in the northern sky using data collected over a 5 yr period by the surface detector of the Telescope Array experiment. We report on a cluster of events that we call the hotspot, found by oversampling using 20° radius circles. The hotspot has a Li-Ma statistical significance of 5.1σ, and is centered at R.A. = 1467, decl. = 432. The position of the hotspot is about 19° off of the supergalactic plane. The probability of a cluster of events of 5.1σ significance, appearing by chance in an isotropic cosmic-ray sky, is estimated to be 3.7 × 10−4 (3.4σ).

The Telescope Array (TA) collaboration has measured the energy spectrum of ultra-high energy cosmic rays with primary energies above 1.6 x 10^(18) eV. This measurement is based upon four years of observation by the surface detector component of TA. The spectrum shows a dip at an energy of 4.6 x 10^(18) eV and a steepening at 5.4 x 10^(19) eV which is consistent with the expectation from the GZK cutoff. We present the results of a technique, new to the analysis of ultra-high energy cosmic ray surface detector data, that involves generating a complete simulation of ultra-high energy cosmic rays striking the TA surface detector. The procedure starts with shower simulations using the CORSIKA Monte Carlo program where we have solved the problems caused by use of the "thinning" approximation. This simulation method allows us to make an accurate calculation of the acceptance of the detector for the energies concerned.

Abstract We investigate SN 2014C using three-dimensional (3D) hydrodynamic modeling, focusing on its early interaction with a dense circumstellar medium (CSM). Our objective is to uncover the pre-supernova (SN) CSM structure and constrain the progenitor star’s mass-loss history prior to core collapse. Our comprehensive model traces the evolution from the progenitor star through the SN event and into the SN remnant phase. We simulate the remnant’s expansion over approximately 15 yr, incorporating a CSM derived from the progenitor star’s outflows through dedicated hydrodynamic simulations. Analysis reveals that the remnant interacted with a dense toroidal nebula extending from 4.3 × 10 16 to 1.5 × 10 17 cm in the equatorial plane, with a thickness of approximately 1.2 × 10 17 cm. The nebula’s density peaks at approximately 3 × 10 6 cm −3 at the inner boundary, gradually decreasing as ≈ r −2 at greater distances. This nebula formed due to intense mass loss from the progenitor star between approximately 5000 and 1000 yr before collapse. During this period, the maximum mass-loss rate reached about 8 × 10 −4 M ⊙ yr −1 , ejecting ≈2.5 M ⊙ of stellar material into the CSM. Our model accurately reproduces Chandra and NuSTAR spectra, including the iron (Fe) K line, throughout the remnant’s evolution. Notably, the Fe line is self-consistently reproduced, originating from shocked ejecta, with ≈0.05 M ⊙ of pure-Fe ejecta shocked during the remnant–nebula interaction. These findings suggest that the 3D geometry and density distribution of the CSM, as well as the progenitor star’s mass-loss history, align with a scenario where the star was stripped through binary interaction, specifically common-envelope evolution.

Abstract Optical emissions associated with Terrestrial Gamma ray Flashes (TGFs) have recently become important subjects in space‐based and ground‐based observations as they can help us understand how TGFs are produced during thunderstorms. In this paper, we present the first time‐resolved leader spectra of the optical component associated with a downward TGF. The TGF was observed by the Telescope Array Surface Detector (TASD) simultaneously with other lightning detectors, including a Lightning Mapping Array (LMA), an INTerFerometer (INTF), a Fast Antenna (FA), and a spectroscopic system. The spectroscopic system recorded leader spectra at 29,900 frames per second (33.44 s time resolution), covering a spectral range from 400 to 900 nm, with 2.1 nm per pixel. The recordings of the leader spectra began 11.7 ms before the kA return stroke and at a height of 2.37 km above the ground. These spectra reveal that optical emissions of singly ionized nitrogen and oxygen occur between 167 s before and 267 s after the TGF detection, while optical emissions of neutrals (H I, 656 nm; N I, 744 nm, and O I, 777 nm) occur right at the moment of the detection. The time‐dependent spectra reveal differences in the optical emissions of lightning leaders with and without downward TGFs.

Abstract On 11 September 2021, two small thunderstorms developed over the Telescope Array Surface Detector (TASD) that produced an unprecedented number of six downward terrestrial gamma ray flashes (TGFs) within one‐hour timeframe. The TGFs occurred during the initial stage of negative cloud‐to‐ground flashes whose return strokes had increasingly large peak currents up to 223 kA, 147 GeV energy deposit in up to 25 1.2 km‐spaced surface detectors, and intermittent bursts of gamma‐rays with total durations up to 717 s. The analyses are based on observations recorded by the TASD network, complemented by data from a 3D lightning mapping array, broadband VHF interferometer, fast electric field change sensor, high‐speed video camera, and the National Lightning Detection Network. The TGFs of the final two flashes had gamma fluences of and 8, logarithmically bridging the gap between previous TASD and satellite‐based detections. The observations further emphasize the similarity between upward and downward TGF varieties, suggesting a common mechanism for their production.