A MULTI-WAVELENGTH VIEW OF THE X-RAY STELLAR CONTENT - PowerPoint PPT Presentation

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ ARCHES ¡SCIENTIFIC ¡WORKSHOP. ¡ ¡X-­‑ray ¡surveys ¡with ¡advanced ¡mulI-­‑wavelength ¡cross-­‑idenIficaIon ¡methods. ¡ ¡ Paris, ¡30 ¡Nov-­‑2nd ¡December ¡2015 ¡ Estrella ¡Sánchez ¡Ayaso, ¡Ada ¡Nebot ¡Gómez ¡Morán, ¡ChrisIan ¡Motch, ¡Francois ¡Xavier ¡Pineau ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ Main ¡science ¡goal ¡is ¡to ¡study ¡the ¡X-­‑ray ¡proper5es ¡of ¡the ¡stellar ¡popula5on ¡ In ¡a ¡nutshell: ¡ ¡ ¡ -­‑ ¡Stellar ¡X-­‑ray ¡emission ¡depends ¡on ¡(differenIal) ¡rotaIon. ¡ ¡ -­‑ ¡Hence ¡stronger ¡in ¡young ¡stars ¡and ¡in ¡close ¡binaries ¡(no ¡age ¡dependency). ¡ ¡ ¡ X-­‑ray ¡populaIon ¡model ¡is ¡based ¡on ¡the ¡Besançon ¡GalacIc ¡Model ¡folded ¡with ¡X-­‑ray ¡luminosity ¡funcIons. ¡ Model ¡takes ¡into ¡account ¡observaIonal ¡biases ¡(flux ¡limits, ¡Nh ¡distribuIon ¡on ¡line ¡of ¡sight, ¡etc..) ¡ Establishing ¡observed ¡properIes ¡of ¡X-­‑ray ¡stellar ¡populaIons ¡and ¡comparing ¡with ¡model ¡predicIon ¡allows ¡ us ¡to: ¡ ¡ • Constrain ¡(local ¡~ ¡2 ¡kpc) ¡stellar ¡formaIon ¡rate ¡during ¡the ¡last ¡~2 ¡Gyr ¡ • EsImate ¡the ¡way ¡scale ¡height ¡increases ¡with ¡age ¡ • Reveal ¡young ¡star ¡clustering ¡(e.g. ¡the ¡Gould ¡Belt) ¡ • QuanIfy ¡the ¡contribuIon ¡of ¡old ¡binaries ¡ ¡ • Make ¡some ¡inference ¡on ¡the ¡nature ¡of ¡the ¡GalacIc ¡Ridge ¡populaIon ¡ ¡ But ¡also: ¡ ¡ • Search ¡for ¡outliers ¡(pre-­‑LMXB, ¡wind ¡accreIng ¡binaries, ¡wind ¡colliding ¡binaries, ¡etc...) ¡ Work ¡done ¡for ¡ROSAT ¡(all-­‑sky ¡d<300pc). ¡XMM-­‑Newton ¡allows ¡studies ¡up ¡to ¡2-­‑3 ¡kpc... ¡

First ¡XMM-­‑Newton ¡constraints ¡on ¡X-­‑ray ¡stellar ¡populaIon ¡properIes ¡ (Nebot ¡et ¡al. ¡2013) ¡ Missing ¡ S 0.5-­‑2.0 ¡> ¡2x10-­‑14 ¡erg ¡cm -­‑2 ¡s -­‑1 ¡ Component ¡ Likely ¡old ¡ binaries ¡ under-­‑ esImated ¡ in ¡the ¡ model ¡ ¡ ¡ b ¡(deg) ¡ Modelled ¡ López-­‑SanIago ¡et ¡al. ¡2007, ¡Barcons ¡et ¡al. ¡2007 ¡ 0.5-­‑2.0 ¡keV ¡ courtesy ¡of ¡P. ¡Guillout ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ Immediate ¡goal: ¡ IdenIfy ¡a ¡clean ¡sample ¡of ¡X-­‑ray ¡emiing ¡stars ¡and ¡derive ¡their ¡overall ¡ properIes. ¡For ¡that ¡purpose: ¡ 1) IdenIfy ¡the ¡stellar ¡populaIon. ¡ 2) Fit ¡stellar ¡model ¡atmosphere ¡to ¡the ¡observed ¡spectral ¡energy ¡distribuIons ¡(SEDs) ¡ in ¡order ¡to ¡the ¡obtain ¡the ¡effecIve ¡temperatures ¡of ¡the ¡stellar ¡candidates. ¡ 3) Establish ¡the ¡surface ¡density ¡of ¡sources ¡per ¡area ¡unit ¡as ¡a ¡funcIon ¡of ¡sensiIvity ¡ as ¡well ¡as ¡distribuIon ¡in ¡spectral ¡types ¡for ¡various ¡galacIc ¡direcIons. ¡ ¡ We ¡present ¡here ¡a ¡status ¡report ¡ ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ 1) ¡IDENTIFY ¡THE ¡STELLAR ¡POPULATION: ¡ Our ¡starIng ¡point ¡is ¡the ¡cross-­‑matched ¡catalogue ¡ ¡generated ¡by ¡the ¡ARCHES ¡consorIum: ¡ 3XMMe ¡-­‑ ¡GALEXGR6/7 ¡-­‑ ¡UCAC4 ¡-­‑ ¡SDSSDR9 ¡-­‑ ¡2MASS ¡PSC ¡– ¡AllWISE ¡ We ¡limited ¡to ¡X-­‑ray ¡sources ¡having ¡ op5cal ¡(SDSS ¡or ¡UCAC) ¡and ¡ IR ¡(AllWISE ¡& ¡2MASS) ¡ independently ¡on ¡whether ¡they ¡have ¡UV ¡(GALEX) ¡or ¡not. ¡ Probability ¡ Sources ¡with ¡ (maxProbaVal1) ¡ op5cal ¡and ¡IR ¡ All ¡ 14742 ¡ >0.5 ¡ 14330 ¡ >0.8 ¡ 11673 ¡ >0.9 ¡ 9342 ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ WP10 ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ Learning ¡sample : ¡We ¡classified ¡sources ¡based ¡on ¡the ¡ MK ¡(correlaIon ¡with ¡topcat ¡up ¡to ¡ 1 ¡arcsec), ¡the ¡ SSC ¡Galac5c ¡Plane ¡survey ¡ (correlaIon ¡with ¡topcat ¡up ¡to ¡5 ¡arcsec) ¡and ¡ SDSS9 ¡(already ¡in ¡the ¡cross-­‑correlated ¡ARCHES ¡table). ¡ CLASS ¡ NUMBER ¡OF ¡SOURCES ¡ (Sources ¡with ¡opIcal ¡and ¡IR ¡ and ¡P ¡> ¡0.8) ¡ GALACTIC ¡SOURCES ¡ 994 ¡ (O,B,A,F,G,K ¡and ¡M ¡stars, ¡and ¡ (only ¡50 ¡from ¡SDSS) ¡ also ¡WR, ¡CV,…) ¡ GALAXIES ¡ 749 ¡ QSOs ¡ 292 ¡ UnClassified ¡Sources: ¡ In ¡order ¡to ¡separate ¡ extended ¡sources ¡ from ¡ not ¡extended ¡sources ¡ we ¡took ¡into ¡account ¡three ¡flags ¡available ¡in ¡the ¡SDSS9, ¡2MASS ¡and ¡AllWISE ¡catalogues, ¡ which ¡tell ¡us ¡about ¡the ¡extension ¡of ¡the ¡source. ¡ ¡ There ¡are ¡8147 ¡point-­‑like ¡sources ¡with ¡opIcal ¡and ¡IR ¡and ¡P ¡> ¡0.8 ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ WP10 ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ In ¡order ¡to ¡restrict ¡the ¡number ¡of ¡dimensions ¡in ¡the ¡input ¡of ¡the ¡classificaIon ¡algorithm ¡we ¡ used ¡“ Principal ¡Component ¡Analysis” . ¡ Correla5on ¡with ¡the ¡principal ¡component ¡plane ¡ Many ¡possible ¡ quanIIes: ¡ Second ¡principal ¡component ¡ UV, ¡,opIcal, ¡and ¡IR ¡ IR ¡colours ¡ colours, ¡X ¡to ¡opIcal/ IR ¡flux ¡raIos, ¡X-­‑ray ¡ colours ¡ opIcal-­‑far ¡IR ¡colours ¡ PCA: ¡ Most ¡important ¡ parameters ¡are ¡ opIcal ¡to ¡far ¡IR ¡ opIcal-­‑near ¡IR ¡colours ¡ colours ¡and ¡Fx/Fopt-­‑IR ¡ flux ¡raIos ¡ First ¡principal ¡component ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ In ¡order ¡to ¡classify ¡unknown ¡sources ¡based ¡on ¡the ¡learning ¡sample ¡sources, ¡we ¡used ¡the ¡ algorithm ¡ ¡“ Kernel ¡Density ¡Classifica5on ”. ¡ ¡ ¡ Probability ¡of ¡being ¡a ¡star ¡ ~ ¡92% ¡ of ¡the ¡sources ¡to ¡idenIfy ¡are ¡ classified ¡as ¡ Galac5c ¡stars ¡ (O,B,A,F,G,K ¡and ¡M ¡stars, ¡and ¡also ¡ WR, ¡CV,…). ¡ ~8% ¡ of ¡the ¡sources ¡to ¡idenIfy ¡are ¡ classified ¡as ¡ non-­‑stars , ¡i.e. ¡ extragalacIc ¡(likely ¡AGN) ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ DistribuIon ¡of ¡the ¡“Hard” ¡X-­‑ray ¡sources ¡(HR3 ¡> ¡-­‑0.4°, ¡i.e. ¡kT ¡> ¡5 ¡keV) ¡ GalacIc ¡Coordinates ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ 2) ¡OBTAIN ¡THE ¡EFFECTIVE ¡TEMPERATURES ¡OF ¡STELLAR ¡CANDIDATES: ¡ ¡ We ¡fited ¡a ¡black ¡body ¡(in ¡a ¡first ¡step) ¡and ¡stellar ¡atmosphere ¡model ¡(in ¡a ¡second ¡step) ¡ to ¡the ¡observed ¡spectral ¡energy ¡distribuIon ¡for ¡the ¡“GalacIc ¡Plane ¡survey” ¡sample ¡(so ¡ far). ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡: ¡These ¡points ¡are ¡not ¡ taken ¡into ¡account ¡for ¡the ¡ fiing ¡because ¡of ¡bad ¡ photometry. ¡ Black ¡body ¡ ¡fit ¡of ¡an ¡F ¡star ¡

A ¡MULTI-­‑WAVELENGTH ¡VIEW ¡OF ¡THE ¡ ¡ X-­‑RAY ¡STELLAR ¡CONTENT ¡OF ¡THE ¡GALAXY ¡ Black ¡body ¡ ¡fit ¡ ¡ NextGen ¡ ¡fit ¡ ¡