Broad­band variability properties of CVs compared to XRBs/AGN

Simone Scaringi

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Why study broad­band variability?To probe accretion!

Accretion regulates the growth and evolution of all objects in the Universe

Young stellar objects White dwarfs

Neutron stars & Black holes

Active Galactic Nuclei

~1M☉

1<M☉<20 106<M

☉<109<1.4 M

☉

2/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Why accretion?Up until now the physical models seeking to explain the observed accretion­driven phenomena have been developed for individual 

classes...

...but there is one underlying ansatz to accretion!

???

Young stellar objects White dwarfs

Neutron stars & Black holes

Active Galactic Nuclei

3/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Compact interacting binaries● Observationally all exhibit large­

amplitude outbursts   ● Theoretically explained through 

thermal/viscous disk instabilities●  Accretion disk dynamics governed 

by the embedded gravitational potential:

       ­> for the same mass...

XRBs

few km

X­rays

~ 103 – 104 Hz

CVs

few thousand km

Optical/UV

 ~ 0.1 Hz

Surface

Emission

fdyn

 at surface

4/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

State changes + jets in CVs

Koerding et al. (2008)

5/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Accretion­driven flickering

X­raysCyg X­1

OpticalMV Lyr

20 seconds

X­rays3C 279

5 days

6/17 

15 years

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

10 degrees

● Launched March 2009

●  32 CCDs: 95 Megapix!

7/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Power spectral densities

Black hole XRB Neutron star

White dwarfBlack hole AGN

Scaringi et al. (2012b)

Belloni et al. (2002)McHardy et al. (2007)

8/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

The rms­flux relation

MV Lyr

● Observed flux distribution is log­normal

       → Additive processes are immediately           ruled out!

● Observed lightcurves must be the result of multiplicative processes

Scaringi et al. (2012a)Uttley & McHardy 2001

Uttley et al. 2005

9/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fourier­dependent time lags

Emmanoulopoulos et al. (2011)Soft lags

Hard lags

AGN

XRBs

0.1Frequency (Hz)

0.01 1 10

Uttley et al. (2011)

Nowak & Vaughan 1997Nowak et al. 1999

Cyg X-1

GX 339-4

10/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fluctuating accretion disksLyubarskii 1997Arevalo & Uttley 2006 (AGN)Ingram & van der Klis 2013 (XRBs)Scaringi 2014 (CVs)etc...

11/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fluctuating accretion disksEmmanoulopoulos et al. 2014Gardner & Done 2014etc...

12/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fourier time lags in CVs

● Need to “translate” energies and frequencies

● ULTRACAM & MAIA are best suited

13/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fourier time lags in CVs and AGN

LU CamMV Lyr

AGNCVs

Scaringi et al. (2013b) De Marco et al. (2013)

14/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Fourier time lags in CVs and AGN

(Scaringi et al. 2013b)

LU CamMV LyrSS Cyg (prelim.)

AGNCVs

U Gem (prelim.)

14/17 

Scaringi et al. (2013b) De Marco et al. (2013)

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

Future work...● The ansatz still holds for now:

          → the physics of accretion is universal! ● Data on only 4 CVs:

            → look at more with MAIA and ULTRACAM and for longer!● YSO also display flicker­like variability:

           → is this also similar to XRBs/AGN/CVs?● PSD modelling of Kepler CVs:

15/17 

MV Lyr (done!) KIC8751494V1506 Cyg

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

The K2 mission

● Field 0   8 CVs→

● Field 1   9 CVs (1 IP) →

● Field 2 might include Sco X­1

16/17 

Ierapetra16 Jun 2014

Universal accretion

PLATO – ESA M3 mission

17/17