Manuel Pichardo Marcano

Observatorio de Ondas

 

Gravitacionales en la Luna

Con el apoyo de Anjali Yelikar y Karan Jani 

Manuel Pichardo Marcano

Observatorio de Enanas

 

Blancas en la Luna

Enanas Blancas

Masa ~ 1 M☉

Radio ~ 1 R🜨

 

Radio ~ 1 R🜨

ESA/NASA

Radio ~ 1 R🜨

Masa Maxima~ 1.44 M☉

 

 

Estrellas Muertas

Presion Electrones

Enanas Blancas

Estrellas Normales

Estrellas Muertas

Enana Blanca

Enana Blanca

sol

sol

Tierra

Estrellas Muertas

Giuseppe Parisi

Remanentes Estelares

NASA

Enana Blanca

Sol

Gigante Roja

Williamina Fleming:

Descubridora de las enanas blancas

Enanas Blancas

Sirius

Sirius A y Sirius B

NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester).

Sirius A

Estrella "Normal"

Sirius B

Enana Blanca

  • A 8.6 años luz
  • Enana Blanca más cercana

Sirius A y Sirius B

  • Período Orbital (Porb) de 50 años
  • Frequencia Orbital (1/Porb)
    • 1/50 años = 10-9 Hz = 1 nHz

Separación 300 millones de km

El Sol a Urano (20 UA)

Binarias de enanas blancas

Variable Cataclísmica

Mark A. Garlick

Enana Blanca

Estrella 'normal'

  • Período Orbital (Porb) de 10 horas
  • Freq. Orbital (1/Porb)
    • 1/10 hr = 10-5Hz

Separación de 3 R☉

2 millones de km

Binarias de Enanas Blancas

NASA

Separación de Miles de Km

  • Período Orbital (Porb) de Segundos
  • Freq. Orbital (1/Porb)
    • 1/2 sec = 0.5 Hz

Ondas Gravitacionales

  • Perturbaciones en el espacio-tiempo
  • Freq. Orbital (1/Porb)
    • 1/2 sec = 0.5 Hz
    • Freqondas grav = 2 x Freqondas grav = 1 Hz

Ondas Gravitacionales:

Fluctuaciones en el espacio-tiempo

NASA

Ondas Gravitacionales

Primera Detección Directa

LIGO

Ondas Gravitacionales

Espejo

Espejo

Divisor de haz

Laser

Patrón de interferencia

Ondas Gravitacionales

Ondas Gravitacionales

Colisión de Agujeros Negros

Separación de cientos de Km

Tamaño Rep. Dom.

Period Orbitales de decenas de milisegundos

forb = ~ 300 Hz

fond. grav. = ~ 150 Hz

Velocidad orb: 1/3 la velocidad de la luz

Ondas Gravitacionales

LUNA

LIGO

LISA

Pulsares

Tiempo (s)

Fondo

Microondas

Espectro Ondas Gravitacionales

Freq (Hz)

Estrellas de Neutrones

Agujeros Negros

Enanas

Blancas

Agujeros Negros Supermasivos

horas

años

millisegundos

millisegundos

segundos

Existentes

LISA:

Laser Interferometer Space Antenna

 

Más de 100 veces la distancia a la luna

LISA:

Laser Interferometer Space Antenna

LISA: Progenitores de las supernovas de tipo Ia

Crédito: GSFC/D.Berry)

Porb 10 sec

Porb 70 min

Porb 19 min

Porb 1 sec

Porb 48 min

0.5 M☉ +0.5 M☉

Hoy

LISA: Todas las binarias de enanas blancas de la Vía Láctea

Gaia (Telescopio Espacial Óptico)

LISA: Todas las binarias de enanas blancas de la Vía Láctea

Simulación de nuestra galaxia

Supernovas de tipo Ia

LILA:

Un LIGO en la LUNA

Supernovas de tipo Ia

en otras galaxias

Crédito: GSFC/D.Berry)

Porb 10 sec

Porb 70 min

Porb 19 min

Porb 1 sec

Porb 48 min

0.5 M☉ +0.5 M☉

Hoy

LILA

LILA y Artemis

Oct. 4, 2025

La Luna como el detector

LGWA

Futuros Observatorios

Cosmic Explorer

40 km

Observatorio de Radio

DECIGO

Progenitores de Binarias Acretantes

Caltech

AM Canum Venaticorum AM CVn

  • Enana Blanca + Enana Blanca

  • Período orbital: 5-70 minutos

  • Raros: 70 en nuestra Galaxia

Caltech

AM Canum Venaticorum AM CVn

SDSS

Palomar

AM Canum Venaticorum AM CVn

Número de AM CVn

Año

Explosiones en el Disco

AM CVns

Brillante

Super Explosiónes

Explosiónes "Normales"

Brillante

Tenue

AM CVns

AM CVn con Disco

  • Pueden Explotar

AM CVn sin Disco

  • Periodo Orbital menos de 10 minutos
  • Fuentes de Ondas Gravitacionales

 

AM CVns

Luminosidad

Periodo (min)

Disco Caliente

y Estable

Sistemas que Explotan

~20

~10

~40-60 (?)

Disco Frio y

Estable

Caltech

Fórmulas empíricas

Recurrencia

Periodo Orbital (min)

Datos de AAVSO

Duffy+'21

Levitan et al. 2015

Fórmulas empíricas

Duración

Periodo Orbital (min)

Telescopios Espaciales

Kepler

Cazadores de planetas

TESS

Telescopios Espaciales

Kepler

Cazadores de

Binarias de Enanas Blancas

TESS

Transiting Exoplanet Survey Satellite TESS

Manuel Pichardo Marcano

Binarias de Enanas Blancas:

Sirenas de Ondas Gravitacionales y Laboratorios Estelares

TESS

Binarias de Enanas Blancas

Período Orbital de 7 minutos

ZTF J153932.16+502738.8

Burdge+ (2019)

Flujo

Ondas Gravitacionales

Binarias de Enanas Blancas

Período Orbital de 7 minutos

Tamaño de la orbita menor que el radio de Saturno

TESS

  • Primeros años:
    • 2-min algunas estrellas
    • 30-min full-frame images (FFI).
  • Misión Extendida:
    • 20 sec algunas estrellas
    • 10-min FFI
  • Futuro
    • 200-sec FFI

Explosiones

duración

Super Explosion

Explosion "Normal"

Flujo

ASASSN-14cc

Pichardo Marcano et al. (2021)

9–18 d

kato et al. (2015)

  • 2 Super Outbursts:
    • Porb 22.5 min
    • Variable
      • Compare Kato+'15 and Duffy+'21

~7 d

  • Precursor
    • TESS (Duffy et al. 2021)
  • 5/6 tienen Precursor
    • Excepto ASASSN-14cc

PTF1 J0719+4858

Telescopio Terrestre

TESS

Precursor

Tipos de Super-Explosiones

Osaki et al. (2005)

Alto Cociente

Modelos Teóricos

See also Duffy et al. (2021)

Depende del Cociente de las Masas

Tipos de Ecos

SDSS J1043+5632

PTF1 J0719+4858

  • Porb = 28.5 min
  • Reflejo:
    • Enana Blanca Masiva y Caliente
  • Porb = 26.7 min
  • Aumento en la transferencia de masa

Super E

Ecos

Super E

Ecos

  • Evolución del "color"

PTF1 J0719+4858

ZTF

SE

SE

Ecos

Ecos

Evolución del Color

PTF1 J0719+4858

Pichardo Marcano et al. (2021)

Ecos

SDSS J113732+405458

 

Rivera Sandoval et al. (2021)

Porb = 26.7 min

Porb ~ 60 min

Monitoreo a largo plazo

  • Observada 357 days
  • Tiempo de recurrencia:
    • 203 days
  • Porb = 30.14 min :
  • Super y"Normales"

Gaia16all

Sector 5

Sector 12

Explosiones Normales

PTF1 J2219+3135

V803 Cen

  • V803 Cen
    • Porb = 26.9 min
    • "Ciclo"
  • PTF1 J2219+3135:
    • Nuevo Porb= 27.7 min

Relaciones Empíricas Necesitan Ajuste

Pichardo Marcano et al. (2021)

Duración

TESS

Kepler

Palomar

Gracias

Extras

Disco excéntrico en precesión durante las super explosiones

Kley et al. 2008

Ondas Gravitacionales

Pulsares

Ondas Gravitacionales

Pulsares

Enanas Blancas

Caltech

  • Porb 20 to ~ 60 minutes (?)

  • Superoutburts (SO) and "Normal" outbursts (NO)

  • Disk instability model (DIM)

    •  Constant Mass transfer rate

    • Tidal-thermal disk instability model

      • SO: Superhumps (periodic brightness variation )

Outbursting Systems

Tidal radius

3:1 Resonance radius

Accretion disk

Precessing eccentric disc

Kley et al. 2008

Kimura 2020

  • Color Evolution

SDSS J1043+5632

Pichardo Marcano et al. (2021)

ZTF

TESS

Evolución del Color

PTF1 J0719+4858

SS Cyg

Variable Cataclísmica

Hameury et al. (2020)

Pichardo Marcano et al. (2021)

Ecos

SDSSJ1043+5632

  • Similar to Dwarf Novae:
    • Hameury et al. (2020)
    • Rivera Sandoval et al. (2021)

Color Evolution

rebrightening

TACOS Summary

  • Precursors and "Normal" Outbursts:
    • Relatively Common
    • Short Duration (missed by ground-based)
  • Echo Outbursts:
    • Different morphology
    • Enhanced Mass Transfer
  • Superoutburst durations overestimated
  • Two new candidate orbital periods
    • Constraint on Trec vs. Porb
  • Color Evolution

Extra

Mass-transfer rates vs orbital period

Mass-transfer rates vs orbital period

Other work with Accreting WDs

  • Follow-up eROSITA transient:

  • TESS time series analysis

    • Atel: Pichardo Marcano (2020)

    • Paper: Schwope, [...], Pichardo Marcano, et al. (2021)

Caltech

  • Color Evolution

PTF1 J0719+4858

Pichardo Marcano et al. (2021)

ZTF

SO

NO

SO

NO

rebrightening

rebrightening

  • Precursor
  • Echo Outbursts
  • DIM with Enhanced Mass Transfer  (e.g. Hameury & Lasota 2021)

SDSS J1043+5632

ZTF

TESS

  • Precursor
  • Echo Outbursts
  • DIM with Enhanced Mass Transfer  (e.g. Hameury & Lasota 2021)

SDSS J1043+5632

ZTF

TESS

PTF1 J0719+4858:

  • Similar to Dwarf Novae:
    • Hameury et al. (2020)
    • Rivera Sandoval et al. (2021)

Color Evolution

Pichardo Marcano et al. (2021)

Accreting White Dwarf Binaries

Cataclysmic Variables

AM CVn

  • Main Sequence Star
  • Porb ~ 80 min - 10 hours
  • Outbursts:
    • 2-20 days
    • Disk instability model+ (DIM)
  • >1000 in the galactic field
  • Predicted large # in old Star Clusters
  • White Dwarf/Helium Star
  • Porb ~ 5 - 70 min
  • Outburts:
    • weeks?
    • DIM?
  • ~70 in the galactic field

Mark A. Garlick

Caltech

Color Evolution

PTF1 J0719+4858

  • Similar to Dwarf Novae

    • Hameury et al. (2020)

  • Similar SDSS J1411+4812
    • Rivera Sandoval et al. (2021)
  • Compare to SDSS 1137
    • Rivera Sandoval et al. (2021)

Pichardo Marcano et al. (2021)

rebrightening

SDSS J113732+405458

 Enhanced mass transfer

Rivera Sandoval et al. (2021)

Color Evolution

PTF1 J0719+4858

SDSS J113732+405458

 Enhanced mass transfer

  • Similar to Dwarf Novae

    • Hameury et al. (2020)

  • Similar SDSS J1411+4812
    • Rivera Sandoval et al. (2021)
  • Compare to SDSS 1137/SDSS 0807
    • Rivera Sandoval et al. (2021)

Pichardo Marcano et al. (2021)

Rivera Sandoval et al. (2021)

AM CVns

  •  Helium Rich and Know to go into outburts

Kupfer et. al (2013)

Duffy et. al (2021)

Normal Outbursts

V803 Cen

  • WZ Sge like ?
    • Precursors
    • EMT (Hameury+'20)
    • Massive WD?
  • Compare to TCP J21040470+4631129
    • EMT (Hameury+'20)
  • Helium "SU UMa"
    • EMT+TTI (Kotko+'12)

AM Canum Venaticorum AM CVn

  • White dwarf + White dwarf

  • White dwarf + He Star

  • Orbital Period: 5-70 minutes

  • Rare: 70 Galactic field

Caltech

Variable Cataclísmica

AM CVn

  • Estrella "Normal"
  • Período orbital ~ 80 min - 10 hours
  • Erupciónes en el disco:
    • 2-20 dias
  • >1000 en nuestra Galaxia
  • White Dwarf/Helium Star
  • Período orbital ~ 5 - 70 min
  • Erupciónes en el disco:
    • semanas?
  • ~70 conocidas

Mark A. Garlick

Caltech

Binarias de enanas blancas acretantes

Estrella "normal"

Enana Blanca

Enana Blanca

Enana Blanca

Caltech

  • Porb 20 to ~ 60 minutes (?)

  • Superoutburts (SO) and "Normal" outbursts (NO)

  • Disk instability model (DIM)

    •  Constant Mass transfer rate

    • Tidal-thermal disk instability model

      • SO: Superhumps (periodic brightness variation )

Outbursting Systems

AM CVns

  •  Helium Rich and (some) known to go into outbursts

Kupfer et. al (2013)

Duffy et. al (2021)

Color Evolution

PTF1 J0719+4858

SS Cyg

Cataclysmic Variable

Hameury et al. (2020)

  • Similar to Dwarf Novae

    • Hameury et al. (2020)

  • Similar SDSS J1411+4812
    • Rivera Sandoval et al. (2021)
  • Compare to SDSS 1137/SDSS 0807
    • Rivera Sandoval et al. (2021)

Pichardo Marcano et al. (2021)

rebrightening

Type of Super Outbursts

Osaki et al. (2005)

High Mass Ratio

DIM

Cataclysmic Variables

  • Evolution Superhump

Pichardo Marcano et al. (2021)

Caltech

  • Porb 20 to ~ 60 minutes (?)

  • Superoutburts (SO) and "Normal" outbursts (NO)

    • SO: Superhumps (periodic brightness variation )

  • Disk instability model (DIM)

    •  Constant Mass transfer rate

    • Tidal-thermal disk instability model

Outbursting Systems

Caltech

  • Porb 20 to ~ 60 minutes (?)

  • Superoutburts (SO) and "Normal" outbursts (NO)

  • Disk instability model (DIM)

    •  Constant Mass transfer rate

    • Tidal-thermal disk instability model

      • SO: Superhumps (periodic brightness variation )

Outbursting Systems

Place Constraints

Accreting White Dwarf Binaries

Cataclysmic Variables

AM CVn

  • Main Sequence Star
  • Porb ~ 80 min - 10 hours
  • Outbursts:
    • 2-20 days
    • Disk instability model+ (DIM)
  • >1000 in the galactic field
  • Predicted large # in old Star Clusters
  • White Dwarf/Helium Star
  • Porb ~ 5 - 70 min
  • Outburts:
    • weeks?
    • DIM?
  • ~70 in the galactic field

Mark A. Garlick

Caltech

Constraint Empirical Relationships

  1. Trec ∝ Porb7.35
  2. Tdur ∝ Porb4.54
  3. Δ mag ∝ Porb
  4. Ground-Based:
    1. PTF/CRTS
    2. ZTF
    3. LINEAR

Levitan et al. 2015

See also Duffy et al. 2021

  1. Trec ∝ Porb7.35
  2. Tdur ∝ Porb4.54
  3. Δ mag ∝ Porb
  4. Ground-Based:
    1. PTF/CRTS
    2. ZTF
    3. LINEAR

Levitan et al. 2015

See also Duffy et al. 2021

Need detailed short-term variability

Constraint Empirical Relationships

Long-term monitoring

Pichardo Marcano et al. (2021)

  • Orbital Periods:
    • 2-minute cadence
  • Limits on Recurrence Time
  • "Normal Outburts"

Gaia16all

Type of Super Outbursts

Osaki et al. (2005)

High Mass Ratio

DIM

Cataclysmic Variables

Pichardo Marcano et al. (2021)

See also Duffy et al. (2021)

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