ICRANet Newsletter

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December 2016 – January 2017

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SOMMARIO
1. Una prima generazione di giovani professori Brasiliani, dottorati nell'ambito del programma IRAP PhD, portano avanti il fondamentale messaggio dei professori Malheiro, Ruffini e Rueda: un ulteriore chiaro successo del programma CAPES-ICRANet
2. Un nuovo centro di ricerca ICRANet presso la città di Isfahan e il viaggio del Professor Ruffini in Iran
3. Il primo catalogo ICRANet di Binary-driven Hypernovae e BSDC
4. Il Primo catalogo brasiliano per Gamma-ray Blazar e BSDC
5. Il Professor Rueda in visita in Colombia
6. I primi due incontri per il progetto "Scuola – Lavoro" con il Liceo Scientifico Galileo Galilei di Pescara
7. Nuove discussioni di Tesi e Diploma
8. Ultime pubblicazioni

1. Una prima generazione di giovani professori Brasiliani, dottorati nell'ambito del programma IRAP PhD, portano avanti il fondamentale messaggio dei professori Malheiro, Ruffini e Rueda: un ulteriore chiaro successo del programma CAPES-ICRANet.

Un nuovo articolo "Thermal X-ray emission from massive, fast rotating, highly magnetized white dwarfs" è stato appena pubblicato dal gruppo di scienziati dell’ICRANet che include: D. L. Cáceres, S. M. de Carvalho, J. G. Coelho, R. C. R. de Lima, Jorge A. Rueda, in una delle più importanti riviste scientifiche (Impact Factor 4.952), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. La pubblicazione è disponibile su: https://doi.org/10.1093/mnras/stw3047.
Ci sono due tipologie speciali di oggetti compatti: pulsar anomale di raggi X (AXPs) e sorgenti ricorrenti di raggi gamma soffici (SGRs) che tra le pulsar presentano proprietà distintive, vale a dire: la mancanza di prove di compagne binarie; la distribuzione limitata del periodo di rotazione tra 5 e 12 secondi; la diminuzione della velocità di rotazione su tempi scala di 103-105 anni; la variabilità con diversi tempi scala; l’assenza di emissioni radio; l’associazione con i resti di una supernova (in alcuni casi) [1]. Storicamente le SGRs sono state scoperte tramite il rilevamento di esplosioni ricorrenti di breve durata nei raggi X duri e nei raggi gamma soffici, mentre l'emissione persistente delle AXPs venne rilevata per la prima volta nei raggi X soffici. Successive osservazioni in differenti lunghezze d’onda mostrarono che entrambi gli oggetti presentano molte caratteristiche comuni. Infatti ora sono considerati come la stessa classe di oggetti.
Quando si pensa alle AXPs e alle SGRs come a (1) stelle di neutroni (NS) (2) con masse uguali a quella del Sole e (3) raggi di 10 km, la potenza da loro emessa sembra superare di diversi ordini di grandezza la perdita di energia rotazionale, richiedendo perciò una fonte di energia diversa. La soluzione meno ortodossa proposta nella letteratura scientifica è stata quella di utilizzare l'energia magnetica presente nel volume come fonte di energia che alimentasse questi oggetti, ovvero la magnetar o stella magnetica [2]. Il campo magnetico stimato dal periodo di rotazione osservato e dalla sua derivata prima, supera di diverse volte il valore critico quantistico per il processo di polarizzazione del vuoto, Bc=4.4x10¹³ Gauss.
Un modello molto differente è stato proposto dai Professori Maleheiro, Ruffini e Rueda [5] a seguito di lavori precedenti [6,7]. Essi hanno rianalizzato in maniera critica le tre assunzioni di cui sopra e hanno compreso come queste non fossero necessarie per la spiegazione sia delle SGRs che delle AXPs. Il modello è basato su fisica e astrofisica canoniche e descrive SGRs e AXPs come alimentate dall’energia di rotazione di nane bianche (WD) massive e dotate di alti campi magnetici, in maniera del tutto analoga alle pulsar alimentate dalla rotazione delle NS. Dato il molto maggiore momento di inerzia, il modello a WD spiega in maniera naturale il bilancio energetico dell'emissione persistente di AXPs e SGRs. Inoltre, l’emissione dei brillamenti giganti e delle esplosioni possono essere spiegati come conseguenze di sbalzi nel periodo rotazionale che può cambiare di frazioni dell'ordine di 10^-7 fino ad un valore di 10^-3. Ne segue che nel modello a WD, sia l'energetica dell'emissione regolare continua che quella delle esplosioni dovute agli sbalzi del periodo rotazionale possono essere semplicemente spiegate tramite la perdita di energia rotazionale. Questa conclusione è in netto contrasto con i modelli alternativi di magnetar o di stelle di quark, dove componenti diverse sono richieste per spiegare rispettivamente l'emissione regolare continua e le esplosioni. A differenza del caso delle NS, i campi magnetici richiesti dal modello a WD non sono estremi e sono dello stesso ordine di grandezza di quelli delle WD magnetiche isolate.


La nuova pubblicazione D. L. Caceres et al. [8] è focalizzata sull’emissione termica nei raggi X osservata in SGRs e AXPs, in particolare 4U 0142+61 e 1E 2259 586, entrambi precedentemente considerati, nella letteratura scientifica, come magnetar [9,10]. Contrariamente al modello delle magnetar, dove la struttura del campo magnetico è sconosciuta, l'assunzione specifica della WD rotante con un ben definito campo magnetico permette di realizzare nuovi sviluppi teorici e di affinare ulteriormente l’analisi teorica. Secondo Malheiro, Ruffini e Rueda [5] questa emissione termica è simile a quella in atto nelle pulsar comuni: il riscaldamento della calotta polare magnetica causato dal flusso di elettroni e positroni creati nella magnetosfera verso la WD. Gli autori della pubblicazione [8] dimostrano che l’energia cinetica delle particelle è effettivamente trasformata in calore nello strato sottile al di sopra della superficie della calotta polare della WD, e che quindi questa energia è irradiata efficientemente sotto forma di radiazione termica nei raggi X soffici. Questo lavoro di D.L.Caceres et al. conferma le precedenti aspettative di Malheiro, Ruffini e Rueda [5], ovvero che nelle AXP, oltre alla componente di corpo nero osservata nelle lunghezze d'onda dell'ottico e interpretata come la temperatura superficiale della WD che si raffredda, anche la componente di corpo nero vista nei raggi X possa avere origine nella magnetosfera. Questo lavoro arricchisce la teoria delle WD e getta nuova luce sulle proprietà della magnetosfera, sulla struttura del campo magnetico e sulle proprietà dell'emissione pulsata delle WD magnetiche rotanti.

Professor S.O. Kepler, the author of the most extended catalogue of white dwarfs

È giusto richiamare l’attenzione sul fatto che il Brasile, grazie al lavoro del Prof. Kepler, ha oggi raggiunto una posizione di prima linea nello studio delle WD. Recentemente circa 600 WDs magnetiche sono state identificate nel più grande catalogo di WD realizzato con la Sloan Digital Sky Survey (SDSS), pubblicato da S.O. Kepler [11,12]. Questo catalogo contiene dozzine di migliaia di WD identificate spettroscopicamente. Tale numero senza precedenti di WD note ha avuto un forte impatto nello studio di queste stelle. Il più recente aggiornamento del catalogo è appena apparso nel 2017 [13].

Il lavoro di D. L. Caceres e al. [8] porta ad una nuova fondamentale comprensione del ruolo della rotazione e dei campi magntici delle WD.

References:
[1] S. Mereghetti, Astron Astrophys Rev 15 (2008) 225; S. Mereghetti, Brazilian Journal of Physics 43 (2013) 356.
[2] R. C. Duncan and C. Thompson ApJL 392 (1992) L9; C. Thompson and R. C. Duncan, MNRAS 275 (1995) 255; C. Thompson and R. C. Duncan, ApJ 473 (1996) 322.
[3] H. Tong and R.-X. Xu, IJMPE 20 (2011) 15.
[4] N. Rea, et al., Science 330 (2010) 944.
[5] M. Malheiro, J. A. Rueda and R. Ruffini, PASJ 64 (2012) 56.
[6] B. Paczynski, ApJ 365 (1990) L9.
[7] V. Usov, ApJ 427 (1994) 984.
[8] D. L. Cáceres et al., MNRAS 465 (2017) 4434.
[9] Z. Wang, D. Chakrabarty and D. L. Kaplan, Nature 440 (2006) 772.
[10] R. F. Archibald et al, Nature 497 (2013) 591.
[11] S. O. Kepler, et al., MNRAS 446 (2015) 4078.
[12] E. Garcia-Berro, M. Kilic and S.O. Kepler, IJMPD 25 (2016) 1630005.
[13] S. O. Kepler, arXiv:1702.01134.


Sugli autori

	Diego Leonardo Caceres Uribe viene dalla Colombia ed è uno studente del programma IRAP PhD. Al momento all’ICRANet di Pescara grazie ad una borsa di studio italiana.
	Sheyse Martins de Carvalho viene dal Brasile, è stata studentessa IRAP PhD nel programma Erasmus Mundus e ha conseguito il diploma di dottorato nel 2013. E’ stata postdoc CAPES – ICRANet presso la Universidade Federal Fluminense (UFF), dal 2014 al Febbraio 2016. Attualmente è Professoressa presso la Universidade Federal do Tocantins (UFT).
	Jaziel Goulart Coelho è stato postdoc CAPES-ICRANet postdoc all’Università di Roma Sapienza, dal Febbraio 2014 al Gennaio 2015. Oggi è studente di post-dottorato all’ Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), Brazil.
	Rafael de Lima è stato postdoc CAPES-ICRANet postdoc presso la sede ICRANet di Pescara dal Marzo 2014 al Febbraio 2016. Attualmente è Professore presso l’Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), Brasile.
	Jorge Rueda è Professore presso la Facoltà di ICRANet. Per il programma CAPES-ICRANet è stato visitatore senior in Brasile dal 2013 al 2015.

Questo lavoro è stato portato a termine all'interno della collaborazione tra ICRANet e università brasiliane, si veda:
ICRANet-UFF - ICRANet-INPE - ICRANet-UDESC

2. Un nuovo centro di ricerca ICRANet presso la città di Isfahan ed il viaggio del Professor Ruffini in Iran

Il Professor Remo Ruffini, Direttore di ICRANet, ha visitato, insieme al Dr. Narek Sahakyan (Direttore della sede ICRANet di Yerevan) alcuni centri e istituti di ricerca in Iran: il 10 e l'11 dicembre l’Università di Tecnologia presso Isfahan, l'Istituto per gli Studi Avanzati di Scienze di Base a Zanjan e l’Università Shahid Beheshti. Durante questa visita è stato inaugurato il Centro ICRANet presso il Dipartimento di Fisica dello IUT, ad Isfahan.


Il 10 e l'11 dicembre il Professor Ruffini ha incontrato il Preside dell’Università di Tecnologia e altri funzionari. Dopo aver visitato il Dipartimento di Fisica, il Direttore dell’ICRANet ha tenuto un seminario e avuto un incontro con i membri di facoltà dello stesso dipartimento. Il Professor Ruffini è stato accompagnato in questo viaggio dal Dr Sahakyan che ha dato una conferenza sempre presso lo stesso dipartimento.

Prof. Ruffini allo IASBS - Istituto per gli Studi Avanzati di Scienze di Base (Zanjan)

Durante il suo viaggio in Iran il Professor Ruffini ha visitato anche l’ Istituto per gli Studi Avanzati di Scienze di Base (IASBS) a Zanjan e ha incontrato il Professor Yousef Sobouti, fondatore di questo Istituto. Il Prof. Sobouti Yousef è un fisico teorico iraniano. E' stato uno studente di PhD del premio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar.
È fondatore dello IASBS, attualmente conosciuto come l’Università per gli Studi Avanzati di Scienze di Base. Per ulteriori informazioni cliccare qui: http://iasbs.ac.ir/~sobouti/



ACCORDI CON GLI ISTITUTI IRANIANI
1. IUT Università della Tecnologia di Isfahan - Isfahan, Iran (21 Febbraio, 2016)
2. Sharif Università della Tecnologia - Teheran, Iran (12 Marzo, 2016)
3. IASBS Istituto per gli Studi Avanzati di Scienze di Base - Zanjan, Iran (9 Aprile 2016)
4. IPM Istituto per la Ricerca nelle Scienze Fondamentali - Teheran, Iran ( 3 Maggio, 2016)
5. L’Università di Shiraz - Shiraz, Iran (21 Marzo, 2016)
Il testo degli accordi può essere visionato qui.

3. Il primo catalogo ICRANet di Binary-driven Hypernovae e BSDC

Il Direttore dell’ICRANet, Professor Remo Ruffini, annuncia la pubblicazione del primo catalogo delle binary-driven hypernovae (BdHNe), che conta 175 sorgenti osservate fino alla fine del 2016 [1-3].
In una serie di pubblicazioni recenti, gli scienziati dell’ICRANet guidati dal Professor Ruffini hanno raggiunto un nuovo quadro completo dei gamma-ray bursts (GRBs) grazie ad una serie di nuovi approcci teorici da loro sviluppati. Tra questi, il paradigma del collasso gravitazionale indotto (CGI) spiega una classe di GRB molto energetici e di lunga durata, associati alle supernovae (SN) di tipo Ib/c, recentemente chiamati BdHNe (si vedano Immagini 1 e 2, e [4-7]).

Fig. 1: Rappresentazione grafica dello scenario CGI. La NS compagna accresce il materiale degli strati esterni della SN appena esplosa. Se il sistema binario è abbastanza stretto, il processo di accrescimento diventa ipercritico, e la NS collassa in un buco nero, emettendo GRB.	Fig. 2: Questo diagramma spazio-tempo mostra tutti I differenti processi fisici e le relative emissioni che si verificano in un fenomeno BdHN.

Le BdHNe hanno una ben definita serie di caratteristiche osservative che permettono di identificarle:
- una lunga durata dell’esplosione del GRB, cioè più di 2 secondi nel sistema di riferimento locale di quiete rispetto alla sorgente;
- un'energia totale, rilasciata in tutte le direzioni dall’esplosione del GRB, maggiore di 10⁵² ergs;
- l'energia di picco dello spettro durante l’esplosione del GRB più grande di 200 keV;
- la presenza di un segnale luminoso nei raggi X circa 100 s dopo l’esplosione del GRB nel suo sistema di riferimento locale di quiete, visibile quando è dominante rispetto all'emissione X sottostante e in rapido declino [1];
- una fase di plateau nella luminosità dei raggi X emessa tra ~100 and ~10⁴ s dopo l’esplosione del GRB nel suo sistema di riferimento locale di quiete;
- un ulteriore decadimento universale a legge di potenza della luminosità nei raggi X dopo 10⁴ s, con un tipico indice di decadimento di ~1.5 [3, 8].
Le prime tre caratteristiche riguardano l’emissione prompt dei GRB osservata nei raggi gamma da strumenti quali GBM, BAT e Konus a bordo dei satelliti Fermi, Swift e Wind, rispettivamente. Le successive tre caratteristiche sono osservate durante il lungo declino dell'emissione nei raggi X, ben seguito dallo strumento XRT a bordo del satellite Swift.


Grazie a questa nuova comprensione teorica basata sull’osservazione, per gli scienziati di ICRANet è stato possibile realizzare il primo catalago di BdHNe composto da 175 BdHNe identificate fino alla fine del 2016. Le BdHNe vengono nominate come "IBdHN", dove la "I" sta per ICRANet, seguite dal numero di identificazione che corrisponde alla data dell'esplosione del GRB.
L’immagine 3 mostra le prime 20 righe del primo catalogo delle BdHNe. Le colonne mostrano alcune delle significative quantità osservate. Di seguito la lista completa delle quantità contenute nel catalogo:
- z: lo spostamento verso il rosso osservato, o redshift, che ci dà l’informazione sulla distanza della sorgente;
- r-f T90: la durata del GRB nel suo sistema di riferimento locale di quiete, cioè il tempo osservato durante il quale il GRB emette il 90% dei conteggi, corretto dal redshift;
- Eiso: l’energia totale rilasciata dal GRB in ogni direzione, calcolata tra 1-10⁴ keV;
- tstart: il tempo di inzio del decadimento finale a legge di potenza nei raggi X, calcolato nel sistema di riferimento locale di quiete della sorgente;
- tend: il tempo dell'ultimo dato X osservato da Swift/XRT, calcolato nel sistema di riferimento locale di quiete della sorgente;
- slope: indice di decadimento della legge di potenza finale;
- E_LT: l’energia totale rilasciata in tutte le direzioni nei raggi X tra 10⁴ e 10⁶ s dopo l'esplosione del GRB nel suo sistema di riferimento locale di quiete;
- angle: l’angolo di apertura dedotto dall’emissione collimata nei raggi X;
- flare: segna la presenza di un segnale luminoso intorno ai 100 s dopo l’esplosione del GRB nel suo sistema di riferimento locale di quiete, visibile quando è dominante rispetto all'emissione X sottostante e in rapido declino ;
- satellite: il nome del satellite che ha i migliori dati osservativi nei raggi gamma;
- GCN: il numero della circolare GCN corrispondente ai migliori dati nei raggi gamma della sorgente.

References:
[1] Ruffini, R., Wang, Y., Muccino, M., et al. in preparation
[2] Ruffini, R., Rueda, J. A., Muccino, M., et al. 2016, ApJ, 832, 136
[3] Pisani, G. B., Ruffini, R., Aimuratov, Y., et al. 2016, ApJ, 833, 159
[4] Fryer, C. L., Rueda, J. A., & Ruffini, R. 2014, ApJ, 793, L36
[5] Rueda, J. A., Ruffini, R., 2012, ApJ, 758, L7
[6] Ruffini, R., Wang, Y., Enderli, M., et al. 2015, ApJ, 798, 10
[7] Ruffini, R., Muccino, M., Bianco, C. L., et al. 2014, A&A, 565, L10
[8] Pisani, G. B., Izzo, L., Ruffini, R., et al. 2013, A&A, 552, L5 https://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn3_archive.html

4. Il Primo catalogo brasiliano di ICRANet per Gamma-ray Blazar e BSDC

All’interno del BSDC ci sono cinque maggiori progetti per i quali il Professor Paolo Giommi collabora con il Dr. Bruno Sversut Arsioli, postdoc del Brasile, che ha conseguito il suo PhD nel programma IRAP PhD promosso da ICRANet.


Il primo, il 1WHSP, è un campione di blazar HSP, con circa 100 oggetti a latitudini galattiche |b|>20˚, costruito sulla base di criteri di selezione multifrequenza che includono i colori IR. Questo campione è stato il più grande catalogo HSP disponibile, ed è stato fondamentale per comprendere che il cielo osservato dal CTA sarebbe stato pieno di nuove sorgenti da studiare. Questo campione è una raccolta di candidati di alta energia (HE) ed altissima energia (VHE), da osservare con gli attuali e futuri telescopi Cherenkov. Con questo campione, noi studiamo e suggeriamo anche una nuova associazione con le fonti dal catalogo 3FGL, che sono poi state considerate dal team Fermi- LAT per il catalogo 3LAC (in cui si elencano gli AGN con le controparti nei raggi gamma). Inoltre, tale lavoro tratta anche le proprietà di questa particolare famiglia di blazar. Questo lavoro è stato pubblicato in A&A 579, A34 (2015), ed è anche disponibile online: https://arxiv.org/abs/1504.02801; un collegamento diretto allo strumento di ricostruzione della SED è qui disponibile: http://www.asdc.asi.it/1whsp/ in collaborazione con YuLing Chang (studentessa proveniente da Taiwan), il catalogo 1WHSP è stato esteso.
Il secondo catalogo 2WHSP ora scende fino a |b|>10° ed è anch'esso basato su criteri di selezione multifrequenza, malgrado stavolta non sia stato utilizzata la selezione dei colori IR, e per questo cerca di essere il più completo. Abbiamo utilizzato anche il catalogo dei raggi X aggiornato, e beneficiato di più di 160 nuovi blazar WHSP osservati da Swift XRT. Tutto ciò ci ha permesso di avere una migliore descrizione dei parametri del picco dell'emissione di sincrotrone, sia per le molte sorgenti HSP note che per quelle nuove, così da poter rivisitare alcuni studi sulle popolazioni usando il campione 2WHSP. Il catalogo 2WHSP ha ~1700 oggetti, ed è pubblicato in A&A 598, A17 (2017), disponibile anche qui: https://arxiv.org/abs/1609.05808 e un collegamento diretto allo strumento di ricostruzione della SED qui: http://www.asdc.asi.it/2whsp/.
Il terzo lavoro di questa serie, è il primo catalogo brasiliano ICRANet per Gamma-ray Blazar. Poichè sosteniamo che i cataloghi WHSP rappresentano una raccolta di buoni candidati al TeV, essi dovrebbero risultare molto utili anche per svelare nuove sorgenti al MeV-GeV alla portata del satellite Fermi-LAT. Per questo abbiamo utilizzato 7.5 anni di dati del Fermi-LAT Pass 8 e studiato circa 400 sorgenti WHSP brillanti che non avevano ancora alcuna controparte nei raggi gamma (significato di blazar brillante: una sorgente con un picco luminoso nello spettro di energia dell'emissione di sincrotrone). Come risultato, abbiamo trovato 150 nuove sorgenti nei raggi gamma. Abbiamo chiamato questo catalogo 1BIGB (Primo Catalogo Brasialiano dell'ICRANet di Gamma-ray Blazar). Abbiamo descritto i parametri spettrali di queste sorgenti nella banda di energia 0.3-500 GeV e mostrato come esse possano rappresentare il 6-8% delle sorgenti diffuse extragalattiche di fondo nei raggi gamma attorno ai 50 GeV. Inoltre, questo lavoro è un importante prova di concetto nel senso che i campioni WHSP sono realmente utili nello svelare le sorgenti HE e, certamente, possono offrire un aiuto concreto per selezionare promettenti obbiettivi nel TeV.

5. Il Professor Rueda in visita in Colombia

Dal 12 al 16 dicembre 2016, il Professor Jorge Rueda si è recato in visita all'Università Industriale di Santander (UIS) a Bucaramanga, Colombia, per ricevere il "Premio per ex Studenti Illustri". Durante questa visita il Prof. Rueda ha tenuto, presso il Dipartimento di Fisica dell'UIS, un corso di 8 ore su "Fisica e Astrofisica delle Nane Bianche e delle Stelle di Neutroni"; è stato anche invitato come conferenziere per la "III Jornadas Científicas Escuela de Física UIS", ed ha tenuto una conferenza Pubblica "Vida después de la muerte: los cataclismos más potentes del Universo" durante l'evento "Café Científico" organizzato dalla "Casa del Libro Total" a Bucaramanga.

6. I primi due incontri per il progetto "Scuola – Lavoro" con il Liceo Scientifico Galileo Galilei di Pescara

Il Progetto di alternanza "Scuola – Lavoro" è iniziato lo scorso Dicembre con i primi due appuntamenti in cui l'ICRANet di Pescara ha ospitato la classe 3a del Liceo Scientifico "Galileo Galilei" di Pescara. Il progetto è dedicato ad un totale di 25 studenti e comprende un totale di 70 ore suddivise in teoria e pratica. Il punto della prima lezione tenuta dal Professor Sigismondi Costantino e dalla Dottoressa Alessandra di Cecco è stato: "Il valore della ricerca e il lavoro del ricercatore". Per l'occasione il Professor Sigismondi ha realizzato una presentazione in formato video riguardo al lavoro del ricercatore che è possibile visualizzare a questo link: https://www.youtube.com/watch?v=OOVxOlsEDoU&t=1s ed un altro video "Geminidi e Quadrantidi guida per l’osservazione scientifica" che è possibile visualizzare qui: https://www.youtube.com/watch?v=0xLV0BOrvdg&feature=youtu.be
Alessandra di Cecco ha dedicato la sua lezione all’introduzione all’astrofisica seguendo i punti di questo programma: http://www.icranet.org/scuola_lavoro/dicecco_sem.pdf


Il secondo meeting ha riguardato invece "Storia dell’Astrofisica e della Relatività" ed i professori sono stati Gregory Vereshchagin, Vladimir Belinski, e lo studente di PhD della Cina, Yu Wang.

7. Discussione di una nuova tesi di dottorato IRAP PhD e Diploma

Clément Stahl, "On early and late phases of acceleration of the expansion of the universe", ha discusso il 23 gennaio, 2017 all'Università di Roma "Sapienza"
Membri della Commissione: Jean Audouze (Institut d'Astrophysique de Paris, Francia), Paolo De Bernardis (Università di Roma "Sapienza", Italia), Massimo Della Valle (Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Italia) and Nikolaos Mavromatos (King's College London, UK).


Questa tesi affronta il grande quesito della generazione di periodi di espansione accelerata dell'universo. Modelli vagamente collegati sono stati sviluppati per l'universo primordiale e per quello recente. Per l'universo primordiale sono state sviluppate generalizzazioni dell'effetto Schwinger in uno spazio -tempo con spazio curvo (de Sitter), ed alcuni effetti di retroazioni sono stati stimati.
Per l'universo recente è stato sviluppato un modello frattale che è stato confrontato con i dati delle supernovae. Questo si basa sull'idea di un universo in espansione accelerata che non è altro che un miraggio dovuto alle disomogeneità disposte in modo frattale (in questo modello particolare). Infine, è stato studiato dal punto di vista fenomenologico un modello di energia interagente basato sulla teoria gravitazionale di Einstein-Cartan.

Lista delle pubblicazioni:
E. Bavarsad, C Stahl, and S.-S Xue, Scalar current of created pairs by Schwinger mechanism in de Sitter spacetime, Phys. Rev., vol. D 94, 2016.
C. Stahl and E. Strobel, Semiclassical fermion pair creation in de Sitter spacetime, proceeding of the second Cesar Lattes meeting, 2015.
C. Stahl, E. Strobel, and S.-S. Xue, Fermionic current and Schwinger e_ect in de Sitter spacetime, Phys. Rev., vol. D 93, 2016.
C. Stahl, E. Strobel, and S.-S. Xue, Pair creation in the early universe, proceeding of MG14, 2016.
C. Stahl and S.-S. Xue, Schwinger effect and backreaction in de Sitter spacetime, Phys. Lett., vol. B760, 2016.
C. Stahl, Inhomogeneous matter distribution and supernovae, Int. J. Mod. Phys., vol. D25, 2016.
R. Ruffini, C. Stahl, Cosmological fractal matter distribution with an upper cutoff, proceeding of IK14, 2016
D. Bégué, C. Stahl, and S.-S. Xue, A model of interacting dark energy and supernovae, to appear, 2017.

8. Pubblicazioni recenti

a. Thermal X-ray emission from massive, fast rotating, highly magnetized white dwarfs", D. L. Cáceres, S. M. de Carvalho, J. G. Coelho, R. C. R. de Lima, Jorge A. Rued, MNRAS (2016) 465 (4): 4434-4440
Esiste una solida evidenza osservativa dell’esistenza di nane bianche (WD) massive, M∼1 M_⊙, e altamente magnetizzate, con campi magnetici superficiali fino a B ∼ 10⁹ G. Mostriamo che, se oltre a queste caratteristiche la stella è in veloce rotazione, essa può divenire una WD simile ad una pulsar alimentata dalla rotazione ed emettere radiazione rilevabile di alta energia. Deduciamo i valori dei parametri di struttura (massa, raggio, momento di inerzia), campo magnetico, periodo di rotazione e il tasso di rallentamento della velocità di rotazione per cui una WD si può comportare come una pulsar. Mostriamo che WD che verificano queste condizioni emettono una radiazione di corpo nero nei raggi X soffici tramite il riscaldamento della calotta polare magnetica causato dal bombardamento del flusso di coppie di particelle prodotte e discutiamo come esempi l'emissione nei raggi X delle sorgenti ricorrenti nei raggi gamma soffici e nelle pulsar anomale di raggi X nel contesto del modello a WD.
L’articolo è disponibile qui: https://doi.org/10.1093/mnras/stw3047

b. "Polarization of a probe laser beam due to nonlinear QED effects", Soroush Shakeri, Seyed Zafarollah Kalantari, and She-Sheng Xue, Phys. Rev. A 95, 012108
Le interazioni non lineari in QED producono differenti proprietà di polarizzazione in un raggio di prova. Consideriamo gli effetti della polarizzazione causati dall'interazione fotone-fotone in esperimenti con i laser, quando un raggio laser si propaga attraverso un campo magnetico costante oppure collide con un altro raggio laser. Risolviamo l'equazione di Boltzmann quantistica nel formalismo Lagrangiano di Euler-Heisenberg sia per un campo di fondo funzione del tempo che per uno costante, allo scopo di esplorare l'evoluzione nel tempo dei parametri di Stokes Q, U e V che descrivono la polarizzazione. Assumendo un raggio laser di prova all'inizio polarizzato linearmente, calcoliamo inoltre l'ellitticità indotta e la rotazione del piano di polarizzazione.
L’articolo è disponibile qui: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.95.012108