an auger observatory view of centaurus a · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19...

46
Centaurus A - June 2009 An Auger Observatory View of Centaurus A Roger Clay,  University of Adelaide based on work particularly done with: Bruce Dawson, Adelaide Jose Bellido, Adelaide Ben Whelan, Adelaide and the Auger Collaboration

Upload: others

Post on 21-Jan-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

An Auger Observatory View of Centaurus A

Roger Clay,  University of Adelaidebased on work particularly done with:

Bruce Dawson, AdelaideJose Bellido, AdelaideBen Whelan, Adelaide

and the Auger Collaboration

Page 2: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

An Auger Observatory View of Centaurus AThis talk will introduce the need to incorporate high energy 

astrophysics into our understanding of mainstream astrophysics.

Some basic technique ideas will be discussed and then used to understand the Pierre Auger Observatory.

Some astrophysical ideas central to high energy astrophysics will be described.

Recent results from Auger will be presented.

Page 3: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• Galactic Centres and AGN are of particular interest in high energy astrophysics, which concentrates on studies of the Universe through high energy radiations in many forms.

• Particles, including photons, at energies of GeV and above (TeV, PeV, EeV) are adding a new dimension to our understanding of familiar, and new, objects.

Page 4: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• The Pierre Auger Observatory was conceived to attempt directional astronomy with charged particles.  

• It is close to doing that and Centaurus A looks to be (should be) a likely source.

• The Observatory has already measured interactions with the CMB in the local Universe.  It is now producing data which will teach us about magnetic fields in the same region.

• There are many remaining serious puzzles to be resolved before we will feel that we have a real understanding of the Universe out to 100 Mpc.

• First of all some context from lower energies……….

Page 5: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

As noted with H.E.S.S., our galaxy, the galactic centre, supernova remnants, pulsar wind nebulae, etc. are the types of object which are characteristically observed.

These are generally recognised as energetic/violent objects which are often observed through synchrotron and inverse­Compton processes – clearly complementing radio astronomical studies. 

Page 6: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

H.E.S.S.  operates by observing specific sources for extended periods of integration time.

The alternative process involves imaging the whole of the accessible sky.  Such a monitoring process is more traditional for ‘cosmic ray’ studies and is currently employed by MILAGRO, the Tibet Array, Pierre Auger etc…….

Page 7: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Milagro – all skyAp.J. 595, 803, 2003

Page 8: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• Synchrotron and inverse­Compton processes producing observable photons require high energy particles (cosmic rays, energetic electrons, TeV etc.).

• Our goal is to directly observe such high energy particles and to determine their origins through directional measurements.

Page 9: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

 The Cosmic Ray Spectrum

Things to note are:It covers a huge range of energies so the physics is likely to change from one part to another.

It is steep, with a power­law slope about –3.

It is rather featureless but steepens a little in the middle and flattens near the highest energies.

Radius of gyration 1 kpc in 1micro­Gauss, 0.1 nT 

Radius of gyration 100 kpc in 1micro­Gauss, 0.1 nT 

Page 10: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Primary cosmic rays interact and a cascade develops which converts primary particle kinetic energy into 

secondary particles.

Page 11: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

At energies of interest to Auger (above 1 EeV – 1018 eV), the flux is low and a large telescope is required.  

In our case, with a 3000 square kilometre collecting area in Argentina. A northern observatory is planned with many times that area.

Page 12: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Page 13: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

The Pierre Auger Observatory records the cascades using ground­based detectors and atmospheric fluorescence detectors.

Page 14: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

A large collecting area is required because of the low flux – 3000 square kilometres (1600 tanks). 

Page 15: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Observing the cascade with nitrogen fluorescence and particle detectors.

We deliberately avoid the forward directed Cerenkov light.

Page 16: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

We can occasionally see cascades from four fluorescence telescopes and the ground array.  This gives us confidence in our calibrations and our understanding of the cascade physics (above accelerator energies).

Page 17: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Comments on measurement uncertainties.

• Uncertainties in the primary energy are due to unknowns associated with the shower physics (above, but not greatly, accelerator energies), the atmospheric nitrogen fluorescence yield under various conditions, and many small effects at the few % level.  

• The energy error budget adds to a couple of tens of percent.  It is continually being improved and better understood.

Page 18: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Comments on measurement uncertainties ….continued.

• The primary cosmic ray composition is unknown which means that the effect of any astrophysical magnetic fields is unknown.  We tend to (erroneously) assume a simple proton composition.

• We have upper limits to photon and neutrino fluxes which are close to those expected from robust modelling (e.g. of GZK processes).

• It is possible that Auger events correlate best with AGN (or other) directions for the proton component and that other events re more highly charged (e.g. Hillas 2009).

Page 19: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

The cascade development gives us both energy and composition information.

Page 20: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Page 21: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Studies of the cascade development give us composition information.

Page 22: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Auger directional data:

• The first data were published in 2007

• These were NOT ISOTROPIC.  They are STILL NOT ISOTROPIC.

• The lack of isotropy seems to be correlated with directions of AGN within reasonable distances given the GZK process.  But AGN are correlated with other things…………..

Page 23: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

At energies above a few times 1019  eV, interactions with the CMB result in a ‘small’ interaction mean free path for protons. 

THIS IS THE ‘GZK’ EFFECT (but notice that the energy loss per interaction is not huge – the energy 

attenuation length is typically ~90 Mpc)

Mean free path below 10 Mpc

For energies above 60 EeV

Page 24: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

 

We expect to begin to see GZK photons in the non­distant future.

Page 25: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Simple idea of a spectrum depending on the source distance.

Source Differentialspectral index.

(Surprisingly non­critical.)

These are TIMES.

This assumes a power law source spectrum

Page 26: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Suppose that sources are randomly distributed in space – how will the spectrum depend on intergalactic diffusion properties – i.e. magnetic field strength and turbulence scales.

52

53

54

55

56

17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5

MW 0.2 at2

10kpc 100nG

10kpc 10nG

10kpc 1 nG

1Mpc 10 nG

1Mpc 1nG

1 Mpc 100nG

Log(E3*flux)

Log(E eV)

Milky Way Extragalactic

1 nG too low.

10­100 nG possible depending on the turbulence parameters.

Page 27: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

The spectrum is now also sensitive to the LOCAL (real) distribution of sources. 

Another way of looking at this is to recognise that, above the ‘GZK cut­off’, the flux will have useful directional 

properties because we can only see locally.Fractional Anisotropy

­4

­3.5

­3

­2.5

­2

­1.5

­1

­0.5

017 18 19 20

log(E)

log(

frac

tiona

l ani

sotr

opy)

100 nG

10 nG

1 nG

Page 28: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• So………………

• We expect to see an anisotropy for sources at distances less than about 100 Mpc because more distant sources have strongly attenuated fluxes.

• This is seen.

• This means that the dominant source distribution is anisotropic but it does not tell us how to interpret that.

• But we still need to identify some sources.  Are there a few very strong ones or many rather similar ones?

Page 29: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Hillas, arXiv 2009 

A uniform exposure plot of (2007 data) Auger events (circles) is NOT isotropic.

Page 30: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Hillas, arXiv 2009 

The Auger events show evidence of small­scale clustering.

Page 31: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Hillas, arXiv 2009 

There is some evidence that cosmic rays (circles) are correlated with AGN directions.

This broad brush correlation may not seem great, there is clustering near Cen A.

Page 32: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Hillas, arXiv 2009 

On the other hand, AGN and the highest energy cosmic rays do seem to have a correlated component.

How can this be?

Page 33: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Hillas, arXiv 2009 

It also works for a subset (extended radio sources) of sources.

Page 34: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• Physics/reality check:

• Radius of gyration of a 1 EeV (1018 eV) proton in a 1 microgauss regular field is 1 kpc.

• Of course, this scales linearly so as we saw, 100 EeV has 100 kpc.

• More highly charged nuclei (iron – 26 times) have smaller radii of gyration.

• Cen A is many times this distance away so retention of direction requires sub­microgauss fields or small turbulence scales.

Page 35: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Cartoon of possible scattering field sites.

Source cluster.  This fills with particles which are emitted from its surface. Subtends a small angle.  May be large propagation delays.

B

Possible intergalactic or halo field.  

May cause loss of flux or systematic deviations – ‘magnetic spectrometer’.

Possible local group field.  Scattering here results in large deviations.  Could be large delays.

Milky Way and Halo

Page 36: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Galactic Deflections of protons 20 EeV and above (regular field).(Stanev 1996)

Page 37: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

• Time for the official sky map (circa 2007).

Page 38: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Recent Auger data

Crosses – AGN

Circles ­ Auger events

AGN and Auger directions correlate.

Page 39: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Auger Directions on this image

Auger point spread

Galactic Field Deviation

Page 40: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

2009 ICRC result

Page 41: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

-10

10

30

50

-70-60-50-40-30

Galactic Longitude

63

65

66

79

69

57

82

70

148

80

Cen A

These events make up about one third of all PAO events at the highest energies – even though this is not in the area of greatest sky exposure.  They arguably contribute strongly to the 2007 published excess of correlations with AGN because they are within the supergalactic plane.

Page 42: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

To incorporate the other surrounding events, we must invoke intergalactic scattering in turbulent fields, a rather natural requirement.

e.g. a 10 kpc turbulence scale plus a 0.05 nT field out to Cen A would give a spread of around 300.

 or 10 kpc turbulence for 0.1 nT in a galactic halo to 100 kpc 

=> around 200.

Neither too unnatural and not too bad a fit.

And all this takes extra time – say an extra 108 years to get from Virgo – an interesting number.

Page 43: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Conclusions.• Auger has measured a GZK ‘cut­off’.• The cosmos out to 100 Mpc is not isotropic so we expect 

Auger data to be anisotropic.  They are.• There is evidence for small angle correlation with AGN 

directions.  This is still somewhat perplexing to me.• However, there is a clear correlation with the 

supergalactic plane and an apparent large­scale correlation centred on Cen A.

• The data are still sparse, but it is not clear that the more energetic particles are more concentrated on Cen A.

• There are basic theory issues.  How does Cen A, or even our Milky Way accelerate particle to EeV energies.

Page 44: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Non­conclusions.

• So, there are loose ends and, of course, more data will be required to resolve them.

• Why is there no clear change in mean event energy with angular distance from the Cen A direction?

• Do regular intergalactic/halo fields play a role?• Is it a coincidence that the higher energy events are to 

the north of Cen A?• Why is there clustering around Cen A but nothing 

towards Virgo?• What role is composition playing?

Page 45: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

With charged particles, there is an extra degree of freedom – the choice of magnetic field structure.  What if it had a regular component, an extended galactic halo perhaps……Maybe we get Virgo?

Page 46: An Auger Observatory View of Centaurus A · 2009. 7. 20. · 17 17.3 17.5 17.8 18 18.3 18.5 18.8 19 19.3 19.5 19.8 20 20.3 20.5 MW 0.2 at2 10kpc 100nG 10kpc 10nG 10kpc 1 nG 1Mpc 10

Centaurus A ­ June 2009

Thanks