Exploring the X-ray Transient and variable Sky Andrea De Luca - PowerPoint PPT Presentation

� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky� Andrea ¡De ¡Luca� INAF/IASF ¡Milano� on ¡behalf ¡of ¡the ¡EXTraS ¡collaboration�

EXTraS: ¡the ¡rationale� ESA/DROXO� 1. ¡Variability� 2. ¡Serendipity� 3. ¡XMM/EPIC� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� EXTraS ¡in ¡short� Funded ¡by ¡EU� FP7-‐‑–Space-‐‑–2013-‐‑–1� The ¡most ¡sensitive ¡and ¡complete ¡ investigation ¡of ¡variability ¡in ¡the ¡ 2014-‐‑–2016� soft ¡X-‐‑–ray ¡sky ¡� explore ¡the ¡ serendipitous ¡ content ¡of ¡ the ¡ XMM-‐‑–Newton/EPIC ¡ database ¡in ¡ the ¡ time ¡domain ¡� make ¡it ¡ available ¡and ¡easy ¡to ¡use ¡ to ¡ the ¡whole ¡ community . ¡� allow ¡to ¡do ¡ more, ¡new ¡science ¡� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� The ¡EPIC ¡database: ¡pointed ¡observations� Pointed ¡obs. ¡ à à ¡3XMM ¡catalogue*� 877 ¡deg 2 ¡non-‐‑–overlapping � 565962 ¡sources ¡(396910 ¡unique)� 70453 ¡with ¡>1 ¡detection ¡(up ¡to ¡48)� 0.5-‐‑–2 ¡keV ¡sensitivity ¡ ¡3(1) ¡·√10 -‐‑–15 ¡cgs� 2-‐‑–10 ¡keV ¡sensitivity ¡1.5(0.8) ¡·√10 -‐‑–14 ¡cgs� *by ¡the ¡XMM ¡SSC� image ¡by ¡S.Rosen� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

The ¡EPIC ¡database: ¡slew ¡data� image ¡by ¡A. ¡Read� Slew ¡obs. ¡� 68% ¡sky ¡ ¡(22% ¡>1 ¡epoch)� 7-‐‑–10 ¡s ¡per ¡epoch� Slew ¡obs. ¡ à à ¡XSS ¡catalogue� 20163 ¡sources ¡(18400 ¡unique)� 950 ¡with ¡>1 ¡detection ¡(up ¡to ¡8)� 0.5-‐‑–2 ¡keV ¡sensitivity ¡6 ¡·√10 -‐‑–13 ¡cgs� 2-‐‑–10 ¡keV ¡sensitivity ¡2 ¡·√10 -‐‑–12 ¡cgs� image ¡by ¡S.Rosen� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

Exploring ¡EPIC ¡data ¡– ¡short-‐‑–term ¡variability� Pointed ¡obs.� LCs ¡with ¡uniform ¡binning� Basic ¡variability ¡test� EXTraS ¡will� explore ¡and ¡ characterize� full ¡parameter ¡space� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� � � � � � � � � � Exploring ¡EPIC ¡data ¡– ¡short-‐‑–term ¡variability� Systematic ¡study ¡of ¡ all ¡point ¡sources� 1. ¡Aperiodic ¡variability� 2. ¡Periodicity� 3. ¡New ¡(fast) ¡transients� Light ¡curves ¡ (uniform/nonuniform ¡bin); ¡ • hardness ¡ratios� FFT ¡spectra� • Set ¡of ¡ synthetic ¡parameters ¡� • Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

Exploring ¡EPIC ¡data ¡– ¡short-‐‑–term ¡variability� 1. ¡Aperiodic ¡variability� 2. ¡Periodicity� 3. ¡New ¡transients� Systematic ¡study ¡of ¡ >300,000 ¡sources� Unbinned ¡analysis� • Folded ¡LCs, ¡U.L.� • Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

Exploring ¡EPIC ¡data ¡– ¡short-‐‑–term ¡variability� DWHTXPLT���P�OPT�>C�����,(�C?B� � Flare&image& 1. ¡Aperiodic ¡variability� Full&observa/on&image& 2. ¡Periodicity� 3. ¡New ¡transients� 4XN[OK��ESOX����<FDD�BK�SK��8HE[KD�CO�SO���OO]SX����S�KX���(����DO�]OWLO[���� 10" Missed ¡by ¡standard ¡source ¡detection� Position� • Light ¡curve� • Constraints ¡on ¡spectrum � • Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� � Exploring ¡EPIC ¡data ¡– ¡long-‐‑–term ¡variability� EXTraS ¡will ¡fill ¡the ¡gap� • Flux ¡measurements ¡& ¡ Upper ¡limits ¡ for ¡all ¡srcs. ¡using ¡all ¡available ¡data ¡� • Production ¡of ¡ long-‐‑–term ¡LCs� • Test, ¡quantification,characterization ¡ of ¡variability� 3XMM� XSS� Sources ¡with ¡multiple ¡detections� Data ¡span ¡up ¡to ¡ 14+ ¡yr� No ¡systematic ¡studies ¡so ¡far� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

EXTraS: ¡the ¡output� Aperiodic ¡ 1° ¡complete ¡run ¡by ¡end ¡2015 ¡ ¡ variability� Periodicity ¡ 1° ¡run ¡(FFT) ¡by ¡end ¡2015 ¡ ¡ search� Transient� 1° ¡preliminary ¡run ¡completed ¡ search� Improved ¡version ¡by ¡end ¡2015 ¡ Long-‐‑–term ¡ LTV ¡catalogue ¡created ¡ variability� Upper ¡limits ¡are ¡being ¡produced ¡ EPIC ¡data ¡analysis� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

EXTraS: ¡the ¡output� Aperiodic ¡ variability� Periodicity ¡ search� Extensive ¡ Transient� MWL ¡ use ¡of ¡ search� characteriz.� ARCHES ¡ output� Long-‐‑–term ¡ For ¡new ¡ variability� discoveries� EPIC ¡data ¡analysis� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

EXTraS: ¡the ¡output� Phenomenological ¡ Aperiodic ¡ classification� variability� Periodicity ¡ Automatic ¡ algorithm, ¡using ¡ search� all ¡src ¡properties� Transient� MWL ¡ search� characteriz.� Public ¡archive:� results, ¡products,� Long-‐‑–term ¡ SW ¡tools� For ¡new ¡ variability� discoveries� Release: ¡ VO ¡tools� end ¡of ¡2016 ¡ EPIC ¡data ¡analysis� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� � � � � � � � � � � � GRBs : ¡early ¡afterglow� Tidal ¡Disruption ¡ Events � Supernovae � of ¡faint ¡bursts ¡� X-‐‑–ray ¡ burst ¡ from ¡ shock-‐‑– ¡ wave ¡ X-‐‑–ray: ¡flares ¡and� (as ¡SN ¡2008D ¡and ¡XRF060218) ¡� Orphan ¡GRBs ?� Science� ¡flux ¡decay� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� EXTraS ¡expects ¡~∽10 ¡events� →~∽0-‐‑–20 ¡GRBs� Variability ¡time ¡scale ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡↓� → m e a s u r e ¡ o f ¡ S N ¡ r a t e ¡ ¡ Possible ¡to ¡see ¡the ¡� ¡ ¡Info ¡on ¡physics� independent ¡from ¡optical ¡data� first ¡orphan ¡GRB?� →model ¡constraints ¡� Constrain ¡TDE ¡rates ¡ ¡� What ¡science ¡� AGNs : ¡3XMM→ ¡sample ¡of ¡~∽100 ¡ AGN ¡with ¡the ¡possibility ¡ ¡to: ¡ ¡� will ¡you ¡do ¡� ¡-‐‑– ¡measure ¡the ¡BH ¡mass� ¡-‐‑– ¡better ¡calibrate ¡the ¡variability-‐‑– ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ with ¡EXTraS ¡?� luminosity ¡ ¡relation ¡locally.� Blazars: ¡� -‐‑–X-‐‑–ray ¡variability� Fast ¡Radio ¡Bursts ¡� -‐‑–Ultra ¡fast ¡X ¡var.:� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡-‐‑–Exist?� ~∽ms ¡in ¡radio� ¡ ¡-‐‑–What ¡sources?� ¡X ¡counterparts? ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡-‐‑–Correlation?� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ULX � ¡EXTraS ¡potential: ¡~∽ ¡100 ¡FRBs!� ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡↓� -‐‑–Charact. ¡ variability, ¡ also ¡ for ¡ faint ¡ ¡ Very ¡interesting ¡discovery ¡space ¡ ¡� sources� -‐‑–Blind ¡search ¡for ¡spin� Magnetars/� and ¡orbital ¡periodicity� SGRs ¡/ ¡XDINSs � -‐‑–Look ¡for ¡outbursts� Stellar ¡Flares: ¡ thousandsof ¡ New ¡ members ¡ to ¡ b u r s t s ¡ f r o m ¡ a ¡ b r o a d ¡ be ¡ discovered ¡ via ¡ population ¡ of ¡ stars ¡ and ¡ detection ¡of ¡bursts ¡ X-‐‑–ray ¡Binaries ¡� prestars ¡� and/or ¡pulsations� LMXB-‐‑–bursters ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡� ¡� B u r s t s ¡ a n d ¡ o r b i t a l ¡ HMXB-‐‑–SFXT:� modulations ¡from ¡ Dwarf ¡ � Monitor ¡for ¡bursts ¡and ¡flares� Novae ¡and ¡ CVs. � Search ¡for ¡periodicity ¡and ¡pulsations ¡� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�

� � � � EXTraS ¡Science ¡highlights: ¡I � 120 ¡ks� 2 ¡ks� A ¡faint ¡3XMM ¡source...� It's ¡a ¡ transient ¡ !� Young ¡Stellar ¡Object: ¡ CRBR51 � 25 ¡cts ¡in ¡2000 ¡s ¡� no ¡other ¡emission ¡in ¡>300 ¡ks� Emission ¡consistent ¡with ¡stellar ¡flare ¡� Rate ¡(cts/s)� kT~∽5 ¡keV, ¡NH~∽6·√10 22 cm -‐‑–2 ¡ ¡ ¡ Quiescence ¡upper ¡limit: ¡ LogL X ¡ < ¡29 ¡ ¡ Time ¡(s)� Exploring ¡the ¡X-‐‑–ray ¡Transient ¡and ¡variable ¡Sky�