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ICRANet Newsletter

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2020
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ICRANet Newsletter
Agosto/Settembre 2020





1. Video delle presentazioni recenti dei membri della Faculty ICRANet
Intervento del Prof. Remo Ruffini all'IWARA 2020 video conference Intervento del Prof. Jorge Rueda all'IWARA 2020 video conference
Intervento del Prof. Remo Ruffini al 4° Zeldovich virtual meeting Intervento del Prof. Gregory Vereshchagin al 4° Zeldovich virtual meeting
Intervento del Prof. Jorge Rueda al 4° Zeldovich virtual meeting Intervento del Prof. Remo Ruffini al 14° International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology



2. Multiwavelength Study of High-Redshift Blazars

Il nuovo articolo scritto da N. Sahakyan, D. Israyelyan, G. Harutyunyan, M. Khachatryan e S. Gasparyan "Multiwavelength Study of High-Redshift Blazars", è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society il 17 Agosto 2020.

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Figura 1. Spectra of some blazars.

Blazars harboring supermassive black holes are valuable sources for studying the relativistic outflows and formation and propagation of relativistic jets. In this context, the high redshift blazars (z>2.5) are of particular interest; they are among the most powerful non- explosive astrophysical sources in the Universe. Their study can shed light on the further understanding of the cosmological evolution of blazars and supermassive black holes and also on the evolution of relativistic jets across different cosmic epochs. Motivated by the large number of detected high redshift γ-ray emitting blazars, with the aim to characterize their multiwavelength emission properties, an intense broadband study of all the thirty-three known γ-ray blazars beyond redshift 2.5 is performed. In order to characterize the physical properties of the considered sources, Fermi Large Area Telescope γ-ray data accumulated during 2008-2018, as well as X-ray and optical/UV data from the observations with both Swift X-ray Telescope and Ultraviolet and Optical Telescope in the previous fifteen years are analyzed. This allowed collecting unprecedented data in the optical/UV, X-ray, and γ-ray bands, which is used to constrain the multiwavelength spectral energy distributions (SEDs), see Fig. 1. Then, through modeling of these SEDs within a one-zone leptonic scenario (assuming that the X-ray and γ-ray emissions are produced from inverse Compton scattering of synchrotron and dusty torus photons), the physical parameters characterizing the sources (disc luminosity, black hole mass, etc.) and their jets (e.g., the distribution of underlying electrons, magnetic field, power, etc.) are derived, allowing a quantitative discussion and investigation of the state of plasma in these powerful jets.
Time variability in different energy bands is particularly important. In the X-ray band, only the emission of PKS 0438-43, B2 0743+25 and TXS 0222+185 is found to vary in different Swift XRT observations whereas in the γ-ray band, the emission is variable for fourteen sources: the flux of B3 1343+451 and PKS 0537-286 changes in sub-day scales, that of PKS 0347-211 and PKS 0451-28 in day scales, while the γ-ray variability of the others is in week or month scales. Such rapid variability in high energy band is in agreement with recently proposed model for the inner engine of AGNs by Rueda, J.A., Ruffini, R., "The blackholic quantum", Eur. Phys. J. C 80, 300 (2020), see https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-7868-z.

The article is available here: https://doi.org/10.1093/mnras/staa2477
ArXiv e-print: https://arxiv.org/abs/2008.09675



3. Geodesic motion of S2 and G2 as a test of the fermionic dark matter nature of our Galactic core

The paper “Geodesic motion of S2 and G2 as a test of the fermionic dark matter nature of our Galactic core”, co-authored by E.A. Becerra-Vergara, C.R. Argüelles, A. Krut, J.A. Rueda, and R. Ruffini has been published by Astronomy & Astrophysics on September 4, 2020. In this paper, the evidence is given on the possibility of different interpretation of observational data of the motion of S2 and G2 objects near the Galactic center. Within this interpretation, which is perfectly consistent with General Relativity, the compact object is not a black hole but a condensation of dark matter.

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Link to the paper: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/09/aa35990-19/aa35990-19.html
Link to ArXiv e-print: https://arxiv.org/abs/2007.11478



4. Nuovo accordo di collaborazione tra l'Università di Mazandaran e l'ICRANet, 24 Agosto 2020

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Il 24 Agosto, è stato firmato un accordo di collaborazione tra l'ICRANet e l'Università di Mazandaran (Iran) dal Prof. Kourosh Nozari (Presidente dell'Università di Mazandaran), dal Prof. Mahmoud Azizi (Direttore Ufficio Cooperazione internazionale e scientifica - Università di Mazandaran) e dal Prof. Remo Ruffini (Direttore ICRANet). Le principali attività congiunte che saranno portate avanti nel quadro del progetto comprendono: la promozione di attività teoriche e pratiche nel campo dell'Astrofisica Relativistica; la collaborazione tra membri della Faculty, ricercatori, Dottorandi e studenti; l'organizzazione di corsi di insegnamento e ricerca, di seminari, conferenze, workshops, e il lavoro congiunto per le pubblicazioni scientifiche. L'accordo sarà valido per 5 anni.
Per il testo dell'accordo:
http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1341



5. 4° International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology (ICGAC 14), 17-21 Agosto 2020

4 L'edizione 2020 dell'ICGAC 14 meeting si è svolta virtualmente dal 17 al 21 Agosto presso la National Central University, Jhongli (Taiwan). Il Prof. Ruffini, Direttore ICRANet, ha presentato un lavoro dal titolo "The geodesic motion of S2 and G2 as a test of the fermionic dark matter nature of our galactic core", menter il Prof. Gregory Vereshchagin, Professore della Faculty ICRANet, ha presentato il suo lavoro dal titolo "Diffusive photospheres and thermal emission in early afterglows of gamma-ray bursts". L'ICGAC14 è una serie di conferenze biennali sulla Gravitazione, l'Astrofisica e la Comsologia che si tengono nella regione asiatica, con l'obiettivo di promuovere la cooperazione tra i paesi dell'area e il contesto internazionale, studi di alto livello su temi salienti e per incoraggiare i giovani fisici in questi campi.
Il sito web del meeting: https://icgac14.phy.ncu.edu.tw



6. IWARA 2020 video conference. From Quarks to Cosmo, 6-12 Settembre 2020

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Il Prof. Remo Ruffini è stato invitato a presentare una plenary lecture in occasione dell'IWARA 2020 video conference, svoltasi dal 6 al 12 Settembre a Città del Messico. Domenica 6 Settembre, il Prof. Ruffini ha presentato il suo lavoro dal titolo "Discovery of energy extraction from a Kerr Black Hole by discrete Black-Holic quanta in GRB 190114C, GRB 130427A, GRB 160509A and GRB 160625B". Abstract: Almost fifty years after the paper "Introducing the Black Hole" by Ruffini and Wheeler and the Black Hole (BH) mass energy formula by Christodoulou, Ruffini and Hawking, we can finally assert that we have been observing the moment of creation of a BH in the BdHN I in GRB 190114C, GRB 130427A, GRB 160509A and GRB 160625B, with the corresponding rotational energy extraction process. The first appearance of the Supernova, the SN-rise, triggering the BdHN has been identified. The hypercritical accretion on the SN ejecta on the new NS (νNS) created in the SN, is shown to originate the X-ray afterglow observed by the NASA Neil-Gehrels SWIFT satellite (SWIFT). The hypercritical accretion of the SN on the NS binary companion in the BdHN I model leads to the formation of the newly formed BH. The onset of the GeV radiation coinciding with the BH formation has revealed self similar structures in the time resolved spectral analysis of all sources. Consequently, we find evidence for quantized-discrete-emissions in all sources, with energy quanta of 1037 ergs with repetition time of 10-14 sec. GRBs are the most complex systems ever successfully analyzed in Physics and Astrophysics, and they may well have a role in the appearance of life in the Cosmos. These results have been made possible by a long-lasting theoretical activity, a comprehensive unprecedented high quality data analysis, an observational multi-messenger effort by the astronomical, the physical and the space research communities. This observational effort is well epitomized by the original Vela Satellites, the NASA Compton space mission (CGRO), the Italo-Dutch Beppo SAX satellite, the Russian Konus Wind Satellite, the SWIFT satellite, the Italian AGILE satellite, the NASA FERMI mission and most recently the Chinese satellite HXMT. These space missions have been assisted by radio and optical equally outstanding observational facilities from the ground.
Per il sito web della conferenza: https://indico.cern.ch/event/822124/



7. 4° Zeldovich virtual meeting, 7-11 Settembre 2020

Il 4° Zeldovich virtual meeting è stato organizzato dall'ICRANet e dall'Accademia Nazionale delle Scienze di Bielorussia, e si è svolto virtualmente dal 7 all'11 Settembre 2020.

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Figura 2. I saluti conclusivi alla chiusura della conferenza.

Il numero di partecipanti registrati, circa 150, è stato il più alto per questa serie di meeting. I partecipanti presenti provenivano da tutti i continenti, con diverse fascie orarie. Ogni giorno sono state organizzate 3 sessioni: 2 di mattina in European Central Summer Time (CEST) e una nel pomeriggio. Nelle sessioi mattutine sono intervenuti soprattutto scienziati asiatici, africani ed europei, mentre nella session pomeridiana soprattutto scienziati dell'America del nord e del sud. Le session hanno coperto i seguenti argomenti: Gravità, Raggi Gamma, Relatività generale e Quanto, mission spaziali, Campo magnetico, Relatività generale e teorie alternative, Universo primordiale, Orizzonte dei buchi neri, Multi-Messenger Astrophysics, Astrofisica e Particelle elementari, struttura dell'Universo su larga scala, Starburst e materia oscura nell'Universo, Esopianeti e Astrobiologia, Materia oscura ed Energia oscura, Supernovae e Gravità. In totale, sono stati presentati 89 talks, di cui 30 sono stati invitati. Sono stati discussi molti interessanti risultati osservativi, in particolare: i primi risultati dall'Osservatorio orbitale SRG e dalla missione HXMT, le osservazioni dalla terra dei Neutrini da parte dell'Osservatorio ICECube, i raggi gamma ad alta energia dai telescopi MAGIC e le rapide osservazioni ottiche dal network MASTER, le osservazioni del Centro galattico dalla GRAVITY collaboration e la Black Hole Shadow in M87*, le nuove osservazioni e analisi dati dei Raggi gamma, gli Esopianeti e la struttura dell'Universo su larga scala. Inoltre, i progressi sulla teoria dei Raggi gamma e sui meccanismi delle Supernovae, la Magnetic Dynamo nelle Galassie, la Gravità del Quanto, le teorie alternative della Gravità, la fisica dei Neutrini, origine della Materia oscura, le distorsioni spettrali CMB e molti altri argomenti.
I saluti conclusivi, che hanno riassunto i nuovi ed importanti risultati scientifici presentati nel corso della conferenza, sono stati fatti dall'Accademico Sergei Kilin, Vicepresidente dell'Accademia nazionale delle Scienze di Bielorussia NASB, dal Prof. Remo Ruffini, Direttore ICRANet e dal Prof. Gregory Vereshchagin.
I proceedings del 4° Zeldovich meeting saranno pubblicati nella rivista scientific con referee Astronomy Reports, la principale rivista russa di Astronomia e Astrofisica. Per il sito web della rivista: https://www.springer.com/journal/11444.
Questa è stata la 4° conferenza internazionale dedicata a Ya. B. Zeldovich. I meetings precedenti si sono svolti dal 23 al 27 Aprile 2018 a Minsk, dal 20 al 23 Aprile 2009 a Minsk (coorganizzata dall'ICRANet e dalla Belarusian State University BSU, anche in onore del 2009 Anno dell'Astronomia) e dall'11 al 14 Marzo 2014, nella ricorrenza del 100° compleanno di Ya. B. Zeldovich.
I video delle diverse session sono disponibili sul canale YouTube dell'ICRANet:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLr5RLbSWSonutlLDMpO1OnGV97rnCEdum
Le presentazioni dei singoli speakers sono disponibili sulla pagina web della conferenza: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1339
La pagina web del meeting: http://www.icranet.org/zeldovich4



8. 106° Congresso nazionale SIF, 14-18 Settembre 2020

Dal 14 al 18 Settembre, la Società italiana di Fisica SIF, ha tenuto il suo 106° Congresso nazionale in via telematica. Il Prof. Remo Ruffini, Direttore ICRANet, il Jorge Rueda, Professore della Faculty ICRANet e il Prof. Costantino Sigismondi, collaboratore ICRANet, sono stati invitati a partecipare e a presentare i loro lavori tramite una video presentazione sui loro recenti risultati scientifici ottenuti. Il Prof. Ruffini ha presentato un talk dal titolo "Magnetic fields and afterglows of BdHNe: Inferences from GRB 130427A, GRB 160509A, GRB 160625B, GRB 180728A and GRB 190114C", il Prof. Rueda ha presentato il suo talk dal titolo "On the inner engine of the high-energy (GeV) emission of gamma-ray bursts", mentre il Prof. Sigismondi ha presentato "The Eclipses of Betelgeuse", stella supergigante rossa di Orione, che nel frattempo ha raggiunto la magnitudine visuale 0.65 un valore che potrebbe essere vicino a quello della fase di massimo dopo il secondo evento di oscuramento nel giro di pochi mesi.
Per maggiori informazioni, si prega di consultare il sito della conferenza: https://www.sif.it/attivita/congresso/106



9. "Dante e l'Astronomia" podcast meeting, 13 Settembre 2020

C. Sigismondi, ICRA/Sapienza

La fama di Dante è internazionale sia oggi che al suo tempo. Dei segni del suo passaggio sono ancora visibili all'università di Parigi. I suoi pellegrinaggi, per ragioni politiche e professionali, sono inquadrati nei versi della Divina Commedia. La sua poetica è stata capace di includere tutti i principali aspetti culturali, artistici, teologici, scientifici e religiosi del suo tempo.
Il podcast meeting inaugurato il 13 Settembre 2020 è espressamente dedicato a Dante e all'Astronomia e ha dato inizio alle celebrazioni per il 700° anniversario dalla morte di Dante, avvenuta a Ravenna nella notte tra il 13 e il 14 Settembre 1321. Dante è un'icona della cultura medieval che ha unito profondamente scienza e fede.

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Figura 3. Dante Alighieri (1265-1321).

“e nove Muse mi dimostran l'Orse” (Par. II, 9)
è il verso scelto per il titolo dell'evento: 9 muse (tutte le arti) contribuiscono a mostrare l'Orsa per mantenere il nord, la direzione corretta, nello staordinario viaggio che Dante (e non Enea, un eroe classico, nno San Paolo apostolo…come lui scrisse) ha compiuto. Non si tratta solo di un nord figurato, una bussola ideale nel difficile mare della vita umana...Dante ha mostrato diverse immagini di genuine osservazioni di fenomeni fisici e lo stupore di fronte ad eventi astronomici che lui stesso ha provato.
L'astronomia come un linguaggio in codice, osservazioni astronomiche riempite di sensazioni nostalgiche, corpi astronomici come silent testimony delle fasi della vita umana, prima e dopo il passaggio nell'altro mondo, di cui Dante è stato cantore per eccellenza.
I contributi di scienziati e dantisti erano inclusi in questo meeting dedicato soprattutto ai giovani studenti e a tutti gli estimatori di Dante. Il podcast è stato ospitato presso l'ICRANet a Pescara, con la partecipazione dell'Osservatorio astronomico di Asiago e dell'Accademia dei Lincei. E' stato anche richiesto il patrocinio alla Commissione III IAU Commission di Storia ed Astronomia.
Per maggiori informazioni sul meeting: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1334
Per la press release (in italiano) sul canale tv regionale Rete 8: https://www.rete8.it/cronaca/icranet-dante-e-lasrtronomia/



10. Pubblicazioni recenti

N. Sahakyan, D. Israyelyan, G. Harutyunyan, M. Khachatryan and S. Gasparyan, Multiwavelength Study of High-Redshift Blazars, accepted for publication in MNRAS.
High-redshift blazars are among the most powerful objects in the Universe. The spectral and temporal properties of thirty-three distant blazars (z > 2.5) detected in the high energy γ-ray band are investigated by analyzing the Fermi-LAT and Swift UVOT/ XRT data. The considered sources have soft time averaged γ-ray spectra (Γγ ≥ 2.2) whereas those that have been observed in the X-ray band have hard X-ray spectra (ΓX = 1.01 − 1.86). The γ-ray flux of high-redshift blazars ranges from 4.84 × 10−10 to 1.50 × 10−7 photon cm−2 s−1 and the luminosity is within (0.10 − 5.54) × 1048 erg s−1 which during the γ-ray flares increases up to (0.1 − 1) × 1050 erg s−1. In the X-ray band, only the emission of PKS 0438-43, B2 0743+25 and TXS 0222+185 is found to vary in different Swift XRT observations whereas in the γ-ray band, the emission is variable for fourteen sources: the flux of B3 1343+451 and PKS 0537-286 changes in sub-day scales, that of PKS 0347-211 and PKS 0451-28 in day scales, while the γ-ray variability of the others is in week or month scales. The properties of distant blazar jets are derived by modeling the multiwavelength spectral energy distributions within a one-zone leptonic scenario assuming that the X-ray and γ-ray emissions are produced from inverse Compton scattering of synchrotron and dusty torus photons. From the fitting, the emission region size is found to be ≤0.05 pc and the magnetic field and the Doppler factor are correspondingly within 0.10 − 1.74 G and 10.0 − 27.4. By modeling the optical-UV excess, we found that the central black hole masses and accretion disk luminosities are within Ld ≃ (1.09 − 10.94) × 1046 erg s−1 and (1.69 − 5.35) × 109 M, respectively.
DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staa2477
Link: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020arXiv200809675S/abstract


N. Sahakyan, G. Harutyunyan, D. Israyelyan and M. Khachatryan, Exploring the Origin of Multiwavelength Emission from High-Redshift Blazar B3 1343 + 451, published in Astrophysics, Volume 63, Issue 3, p.334-348, 2020.
B3 1343 + 451 is a distant ( z = 2.534 ) and bright flat-spectrum radio quasar observed in the γ -ray band. The results from the multiwavelength observations of B3 1343 + 451 with Fermi-LAT and Swift are reported. In the γ -ray band, strong flares were observed on 05 December 2011 and on 13 December 2009 when the flux increased up to (8.78 ± 0.83).10-7 photon cm-2 s-1. The hardest photon index Γ = 1.73 ± 0.24 has been observed on MJD 58089 which is not common for flat-spectrum radio quasars. The analysis of Swift XRT data shows that in 2014 the X-ray flux of the source increased ~2 times as compared to 2009, but in both periods the X-ray emission is characterized by a hard photon index of ΓX-ray = 1.2-1.3. During the γ -ray flares, the shortest flux halving timescale was ~2.34 days, implying the emission had been produced in a very compact region, R ≤ δ ct /(1 + z) = 3.43.1016 cm (when δ = 20). The spectral energy distribution of B3 1343 + 451 is modeled during the quiescent and flaring periods assuming a compact emitting region outside the BLR. It is found that the flares can be explained by only changing the bulk Lorentz factor of the emitting region without significant modification of the emitting electron parameters and luminosity of the jet.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10511-020-09638-z
Link: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020Ap.....63..334S/abstract


MAGIC collaboration, Testing two-component models on very high-energy gamma-ray-emitting BL Lac objects, Astronomy & Astrophysics, Volume 640, id.A132, 29 pp., 2020.
Context. It has become evident that one-zone synchrotron self-Compton models are not always adequate for very high-energy (VHE) gamma-ray-emitting blazars. While two-component models perform better, they are difficult to constrain due to the large number of free parameters.
Aims: In this work, we make a first attempt at taking into account the observational constraints from very long baseline interferometry (VLBI) data, long-term light curves (radio, optical, and X-rays), and optical polarization to limit the parameter space for a two-component model and test whether or not it can still reproduce the observed spectral energy distribution (SED) of the blazars.
Methods: We selected five TeV BL Lac objects based on the availability of VHE gamma-ray and optical polarization data. We collected constraints for the jet parameters from VLBI observations. We evaluated the contributions of the two components to the optical flux by means of decomposition of long-term radio and optical light curves as well as modeling of the optical polarization variability of the objects. We selected eight epochs for these five objects based on the variability observed at VHE gamma rays, for which we constructed the SEDs that we then modeled with a two-component model.
Results: We found parameter sets which can reproduce the broadband SED of the sources in the framework of two-component models considering all available observational constraints from VLBI observations. Moreover, the constraints obtained from the long-term behavior of the sources in the lower energy bands could be used to determine the region where the emission in each band originates. Finally, we attempt to use optical polarization data to shed new light on the behavior of the two components in the optical band. Our observationally constrained two-component model allows explanation of the entire SED from radio to VHE with two co-located emission regions.
DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202037811
Link: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020A%26A...640A.132M/abstract


D. Maričić, B. Vršnak, A. M. Veronig, M. Dumbović, F. Šterc, D. Roša, M. Karlica, D. Hržina & I. Romštajn, Sun-to-Earth Observations and Characteristics of Isolated Earth-Impacting Interplanetary Coronal Mass Ejections During 2008-2014, published in Sol Phys 295, 91 (2020).
A sample of isolated Earth-impacting interplanetary coronal mass ejections (ICMEs) that occurred in the period January 2008 to August 2014 is analyzed to study in detail the ICME in situ signatures, with respect to the type of filament eruption related to the corresponding CME. Observations from different vantage points provided by the Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) and the Solar Terrestrial Relations Observatory Ahead and Behind (STEREO-A and B) are used to determine whether each CME under study is Earth directed or not. For Earth-directed CMEs, a kinematical study was performed using the STEREO-A and B COR1 and COR2 coronagraphs and the Heliospheric Imagers (HI1), to estimate the CME arrival time at 1 AU and to link the CMEs with the corresponding in situ solar wind counterparts. Based on the extrapolated CME kinematics, we identified interacting CMEs, which were excluded from further analysis. Applying this approach, a set of 31 isolated Earth-impacting CMEs was unambiguously identified and related to the in situ measurements recorded by the Wind spacecraft. We classified the events into subsets with respect to the CME source location, as well as with respect to the type of the associated filament eruption. Hence, the events are divided into three subsamples: active region (AR) CMEs, disappearing filament (DSF) CMEs, and stealthy CMEs. The related three groups of ICMEs were further divided into two subsets: magnetic obstacle (MO) events (out of which four were stealthy), covering ICMEs that at least partly showed characteristics of flux ropes, and ejecta (EJ) events, not showing such characteristics. In this way, 14 MO-ICMEs and 17 EJ-ICMES were identified. The solar source regions of the non-stealthy MO-ICMEs are found to be located predominantly (9/10, 90%) within ±30∘±30∘ from the solar central meridian, whereas EJ-ICMEs originate predominantly (16/17, 94%) from source regions that are outside ±30∘±30∘. In the next step, MO-events were analyzed in more detail, considering the magnetic field strength and the plasma characteristics in three different segments, defined as the turbulent sheath (TS), the frontal region (FR), and the MO itself. The analysis revealed various well-defined correlations for AR, DSF, and stealthy ICMEs, which we interpreted considering basic physical concepts. Our results support the hypothesis that ICMEs show different signatures depending on the in situ spacecraft trajectory, in terms of apex versus flank hits.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11207-020-01658-4
Link: https://link.springer.com/article/10.1007/s11207-020-01658-4
 
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