Newsletter ICRANet

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Dicembre 2018 - Gennaio 2019

English - French - Italian - Portuguese

INDICE
1. On the ultra-relativistic Prompt Emission (UPE), the Hard and Soft X-ray Flares, and the extended thermal emission (ETE) in GRB 151027A
2. In memoria di Riccardo Giacconi, 6 Ottobre 1931 - 9 Dicembre 2018
3. Visita del Professor Ruffini alla Tsinghua University (Pechino), 8 - 15 Dicembre 2018
4. Nuovo accordo di collaborazione tra INAF e ICRANet, 18 Dicembre 2018
5. Visita del Professor Ruffini in Brasile, 16 - 18 Gennaio 2019
6. Conferenza del Professor Ruffini in occasione dell'evento "Science by Night", Liceo Scientifico Galileo Galilei di Pescara, 19 Gennaio 2019
7. Meeting del Professor Ruffini con il Direttore dell'ICTP e il Direttore esecutivo del TWAS, Trieste, 31 Gennaio 2019
8. Visite scientifiche presso il centro ICRANet di Pescara
9. Pubblicazioni ICRANet fino al 2018
10. Traduzione in russo del libro "Relativistic kinetic theory", pubblicato a Mosca
11. Pubblicazioni recenti

1. On the ultra-relativistic Prompt Emission (UPE), the Hard and Soft X-ray Flares, and the extended thermal emission (ETE) in GRB 151027A

The paper with this title co-authored by R. Ruffini, L. Becerra, C.L. Bianco et al., has been published by the Astrophysical Journal on 20 of December 2018.

A new study by ICRANet group led by prof. Ruffini published in prestigious Astrophysical Journal on 20 of December 2018 sheds light on the time sequence of emission from binary-driven hypernova (BdHN), with progenitor a carbon-oxygen core on the verge of a supernova (SN) explosion and a binary companion neutron star (NS). The GRB 151027A is selected as a prototype and its emission is characterized by the following episodes: the Ultra-relativistic Prompt emission (UPE) and the Flare-Plateau-Afterglow phase (FPA). The model is applied to study a multiple component in the UPE phase observed in the range of 10-1000 keV as well as the Hard X-ray Flares observed in the range of 0.3-150 keV, the extended-thermal-emission (ETE), and finally the soft X-ray flare observed in the range of 0.3-10 keV.

Fig. 1 shows three snapshots of the density distribution of the SN ejecta in the equatorial plane of the progenitor binary system composed initially of a FeCO core and a neutron star. After the SN explosion the ejecta reaches the NS companion and accretion onto NS starts. Panel (a) shows the snapshot at the time t=0 when the NS companion reaches the critical mass and leads to the formation of a BH (black dot). At point C, the NS companion collapses into a BH, and an e⁺e^- plasma - the dyadosphere-is formed (Ruffini 1999). The remaining part of the plasma impacts with the high-density portion of the SN ejecta (point E), propagates inside the ejecta encountering a baryon load of B ∼ 10¹-10², and finally reaches transparency, leading to the hard X-ray flare emission (point F) in gamma-rays with an effective Lorentz factor of Γ=10 and to soft X-ray flare emission (point G) with an effective Γ=4, which are then followed by the late afterglow phases.
The main conclusion of the paper is that the UPE, the hard X-ray flare and the soft X-ray flare do not form a causally connected sequence: within the BdHN model they are the manifestation of the same physical process of the BH formation as seen through different viewing angles, implied by the morphology and the ∼300 s rotation period of the HN ejecta.

The paper is available here: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaee68

2. In memoria di Riccardo Giacconi, 6 Ottobre 1931 - 9 Dicembre 2018

Il 9 dicembre é morto Riccardo Giacconi lo scienziato che ha permesso alla intera umanità l'accesso all'immagine del nostro Universo in tutte le lunghezze d'onda dal visibile ai raggi X. Membro Fondatore dell'ICRA (www.icra.it) e dell'ICRANet (www.icranet.org) è stato dell'ICRANet il primo presidente del Comitato Scientifico.

Figura 1: Comitato Scientifico ICRANet 2008.	Figura 2: Comitato Scientifico ICRANet 2010.	Figura 3: Foto di gruppo del Comitato Scientifico ICRANet 2010.

La stretta collaborazione è continuata durante tutta la nostra vita e ha visto come culmine l'osservazione e l'identificazione di Cigno X1 il primo "Buco Nero", da me concettualmente introdotto con John Wheeler (https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.3022513).

Per questo lavoro nel 1973 ho ricevuto il Cressy Morrison Award dalla New York Academy of Science (http://www.icranet.org/documents/Ruffini-CMorrison-award.jpg) e Riccardo nel 2002 il Premio Nobel (https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/uhuru/uhuru.html) lanciato dalla base italiana San Marco in Kenia, seguito dai grandi osservatori EINSTEIN (https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/einstein/heao2_about.html) e CHANDRA (http://chandra.harvard.edu) sempre nei raggi X per poi sviluppare, durante la sua direzione dell'ESO il più grande telescopio ottico al mondo il VLT in Cile (https://www.eso.org/public/teles-instr/paranal-observatory/vlt).

Qui a Pechino stiamo presentando in una serie di conferenze i risultati più recenti sui Gamma Ray Bursts i GRBs, che dopo quasi quarant'anni di studio e grazie a molti degli osservatori creati da Riccardo in USA ed in Europa si stanno svelando in tutto il loro splendore: gli oggetti cosmologici che grazie alla loro estrema luminosità che uguaglia per cento secondi la luminosità integrata di tutti i miliardi di galassie del nostro Universo, ciascuna composta di un centinaio di miliardi di stelle. Coi colleghi cinesi ed alcuni ricercatori dell'ICRA ed ICRANet stiamo studiando (http://www.icranet.org/documents/CC-Lin-Lectures.pdf) non solo la osservazione dei buchi neri ma anche la possibile materia oscura contenuta in un condensato di "Fermioni" al centro della nostra galassia di massa equivalente a 4 milioni di masse solari.
Riccardo lascia sua moglie Mirella, le sue figlie Anna e Guia, e i nipoti Alexandra e Colburn. Suo figlio Mark era già venuto a mancare precedentemente.
Ricordiamo Riccardo e Johnny Wheeler con questa immagine, con le loro firme datate, situata nella stanza G9 dell'ICRA nel Dipartimento di Fisica di Sapienza: l'Universo prende coscienza della propria esistenza con la presenza dell'occhio umano (Wheeler) perfezionata dalle lenti dei satelliti a raggi X (Riccardo).

3. Visita del Professor Ruffini alla Tsinghua University (Pechino), 8 - 15 Dicembre 2018

Dall' 8 al 15 Dicembre 2018, il Professor Ruffini è volato a Pechino (Cina) insieme al Prof. Jorge Rueda, al Prof. Shesheng Xue, al Dr Yu Wang e a Rahim Moradi. La delegazione dell'ICRANet è stata invitata dal Professor Shing-Tung Yau, Direttore dello Yau Mathematical Science Center, per presentare una serie di 4 Chia-Chiao Lin Distinguished Lectures alla Tsinghua University, una delle istituzioni cinesi più importanti.

La prima CC Lin Lecture "On the Relativistic Astrophysics domains" è stata presentata dal Prof. Remo Ruffini (https://youtu.be/hkEOt-kaWZI), la seconda CC Lin Lecture "The eight different GRB families" è stata presentata dal Prof. Rueda (https://youtu.be/2dSkvsznL5w), la terza CC Lin Lecture "The long march toward the understanding of the fundamental nature of GRBs" è stata presentata dal Dr. Yu Wang (https://youtu.be/6TT9BiR9o4g) e la quarta CC Lin Lecture "The GeV radiation and the "inner engine" of Gamma Ray Bursts" è stata presentata dal Prof. Xue e da Rahim Moradi (https://youtu.be/-UJr6EKq3cY).
Durante la sua visita, il Professor Ruffini ha partecipato anche all'11^th Shing-Tung Yau High School Science Award Ceremony, fondato nel 2008 dal Prof. Shing-Tung Yau con il desiderio di ispirare e promuover l'innovazione scientifica tra gli studenti di liceo cinesi in tutto il mondo.

Il Professor Ruffini è stato invitato, inoltre, a partecipare al 2^nd S.T. Yau Science Forum. Fondato nel 2017 dal Professor Shing-Tung Yau, il forum ha l'obiettivo di dare vita ad una piattaforma per il dialogo tra giovani studenti cinesi, illustri scienziati e allievi che hanno ottenuto brillanti risultati nei loro ambiti di ricerca, di incoraggiare gli studenti a coltivare la loro passione per la ricerca scientifica e la loro mente innovativa. In questa occasione, il Professor Ruffini ha presentato un importante seminario, dal titolo "From the earliest visions of the Cosmos to the detection of Black Holes in our Universe". (video: https://youtu.be/vpICywnsGds).

4. Nuovo accordo di collaborazione tra INAF e ICRANet, 18 Dicembre 2018

Il 18 Dicembre 2018, l'ICRANet ha firmato un accordo di collaborazione con INAF, nella loro sede centrale a Roma. 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.

5. Visita del Professor Ruffini in Brasile, 16 - 18 Gennaio 2019

Dal 16 al 18 Gennaio 2019, il Professor Ruffini, Direttore ICRANet, si é recato a Brasilia, dove ah avuto una serie di meetings con dei rappresentanti istituzionali del Brasile, accompagnato dal Prof. Manuel Malheiro e dal Prof. Clovis Maia. Giovedì 17 Gennaio, ha avuto un incontro al CAPES con il suo nuovo Presidente, Anderson Ribeiro Correia, alla presenza della Direttrice delle Relazioni Internazionali: in questa occasione, essi hanno discusso della possibile riattivazione dell'accordo ICRANet-CAPES, e il Presidente, ex Rettore dell'ITA, ha riconosciuto ancora una volta l'importanza dell'ICRANet, e le attività all'ITA e all'Università di Brasilia. Nel pomeriggio, il Prof. Ruffini, presso il Ministero Brasiliano della Scienza, della Tecnologia, dell'Innovazione e della Comunicazione (MCTIC), ha incontrato uno dei suoi principali segretari, l'Air Force Colonel Carlos Alberto Baptistucci. Durante la visita, si è discusso della nomina di un diplomatico brasiliano nel board dell'ICRANet, o di un rappresentante del nuovo Ministero delle Finanze o della comunità scientifica. Il Prof. Ruffini ha inoltre incontrato il Rettore dell'Università di Brasilia, il Prof. Marcia Abrahao, alla presenza del Prof. Clovis Maia, della Prof. Vanessa Andrade, del Prof. Marcos Maia, e del Prof. Adalene Silva; essi hanno discusso della possibilità di implementare tutte le possibili attività presso la loro Università.

6. Conferenza del Professor Ruffini in occasione dell'evento "Science by Night", Liceo Scientifico Galileo Galilei di Pescara, 19 Gennaio 2019

Il 19 Gennaio 2019, il Liceo Scientifico Galileo Galilei di Pescara, ha organizzato un importante evento, "Science by Night". Questo evento ha rappresentato una bella occasione di incontro tra ricercatori e cittadini per diffondere la cultura scientifica e la conoscenza delle professioni della ricerca, e ha attirato molti partecipanti, offrendo ai visitatori un'opportunità unica per prendere parte alle attività scientifiche volte a mettere in mostra sia il fascino della ricerca come carriera sia il suo significativo impatto sociale. In questa occasione, una delegazione ICRANet composta dal Prof. Remo Ruffini, dal Prof. Gregory Vereshchagin e dal Prof. She-Sheng Xue è stata invitata a partecipare, e il Prof. Ruffini ha presentato un importante seminario: "La fisica di Einstein applicata all'Universo. Aspetti concettuali, aspetti morali e sviluppi tecnologici".

Per la press release (in italiano):

• Video intervista del Professor Ruffini: https://www.youtube.com/watch?v=XjL2cA50LMk
• http://www.rete8.it/cronaca/217537215pescara-una-supernova-scoperta-dagli-scienziati-dellicra/
• http://www.rete8.it/cronaca/826386science-by-night-la-lilt-fa-prevenzione-al-liceo-scientifico-galilei/
• http://www.abruzzoindependent.it/news/Il-Liceo-Galilei-apre-in-notturna-per-ospitare-Science-by-Night/20913.htm

7. Meeting del Professor Ruffini con il Direttore dell'ICTP e il Direttore esecutivo del TWAS, Trieste, 31 Gennaio 2019

Il 31 Gennaio 2019, il Professor Remo Ruffini è volato a Trieste per incontrare il Direttore dell'ICTP Fernando Quevedo, e il TWAS Executive Director, il Prof. Romain Murenzi. Questa visita ha rappresentato una brillante opportunità per discutere del potenziamento e dell'ampliamento delle sinergie già esistenti, al fine di implementare le attività e i progetti di comune interesse. La duratura collaborazione tra l'ICRANet e l'ICTP, e tra l'ICRANet e il TWAS, continuerà ad assicurare stabilità alle ricerche scientifiche nel campo dell'astrofisica relativistica, dell'osservazione dell'universo dal suolo, dal sottosuolo e dallo spazio.

Da sinistra a destra: il Prof. Fernando Quevedo (Direttore ICTP), il Prof. Remo Ruffini (Direttore ICRANet), il Prof. Romain Murenzi (TWAS Executive Director) e il Prof. Sandro Scandolo (ICTP).

8. Visite scientifiche presso il centro ICRANet di Pescara

9. Pubblicazioni ICRANet fino al 2018

Abbiamo il piacere di comunicare che, secondo il SAO/NASA Astrophysics Data System (un portale digitale per ricercatori in astronomia e fisica, operato dallo Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) e finanziato dalla NASA), il numero di pubblicazioni nel 2018 con affiliazione ICRANet è 559. Con un numero totale di citazioni pari a 8845, risulta avere un impatto molto elevato, misurato da un H-index di 45. Tra i paper più citati, vi è "Electron-positron pairs in physics and astrophysics: From heavy nuclei to black holes", pubblicato su Physics Reports nel 2010 con 253 citazioni.
Queste informazioni, sono ora disponibili sul sito web dell'ICRANet: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=304&Itemid=780.
Le pubblicazioni dei membri (sia su NASA ADS che su ArXiv databases) della Faculty dell'ICRANet sono disponibili su: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=332&Itemid=806 both within NASA ADS and ArXiv databases.

10. Traduzione in russo del libro "Relativistic kinetic theory", pubblicato a Mosca

A Dicembre 2018, è stata pubblicata la traduzione in russo della monografia "Relativistic Kinetic Theory With Applications in Astrophysics and Cosmology", a cura del Professore della faculty ICRANet Gregory Vereshchagin e di Alexey Aksenov dall'Institute of Computer Aided Design of the Russian Academy of Sciences. La pubblicazione dell'edizione russa è stata dai finanziamenti della Russian Foundation for Basic Research, project ID: 18-12-00027. Il libro è stato pubblicato dall'eminente casa editrice russa "Nauka" a Mosca.
Il libro è disponibile al link:
https://naukabooks.ru/knigi/katalog/relyativistskaya_kineticheskaya_teoriya_s_prilozheniyami_v_astrofizike_i_kosmologii-_2018/

11. Pubblicazioni recenti

Becerra, L.; Ellinger, C. L.; Fryer, C. L.; Rueda, J. A.; Ruffini, R., SPH simulations of the induced gravitational collapse scenario of long gamma-ray bursts associated with supernovae, The Astrophysical Journal, Volume 871, Issue 1, article id. 14, published on 18 January 2019.



We present the first three-dimensional (3D) smoothed-particle-hydrodynamics (SPH) simulations of the induced gravitational collapse (IGC) scenario of long-duration gamma-ray bursts (GRBs) associated with supernovae (SNe). We simulate the SN explosion of a carbon-oxygen core (COcore) forming a binary system with a neutron star (NS) companion. We follow the evolution of the SN ejecta, including their morphological structure, subjected to the gravitational field of both the new NS (νNS) formed at the center of the SN, and the one of the NS companion. We compute the accretion rate of the SN ejecta onto the NS companion as well as onto the νNS from SN matter fallback. We determine the fate of the binary system for a wide parameter space including different COcore and NS companion masses, orbital periods and SN explosion geometry and energies. We identify, for selected NS nuclear equations-of-state, the binary parameters leading the NS companion, by hypercritical accretion, either to the mass-shedding limit, or to the secular axisymmetric instability for gravitational collapse to a black hole (BH), or to a more massive, fast rotating, stable NS. We also assess whether the binary remains or not gravitationally bound after the SN explosion, hence exploring the space of binary and SN explosion parameters leading to νNS-NS and νNS-BH binaries. The consequences of our results for the modeling of long GRBs, i.e. X-ray flashes and binary-driven hypernovae, are discussed.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaf6b3


M. A. Prakapenia, I. A. Siutsou, G. V. Vereshchagin, Thermalization of electron-positron plasma with quantum degeneracy, Physics Letters A Volume 383, Issue 4, p. 306, published on 17 January 2019.



The non-equilibrium electron-positron-photon plasma thermalization process is studied using relativistic Boltzmann solver, taking into account quantum corrections both in non-relativistic and relativistic cases. Collision integrals are computed from exact QED matrix elements for all binary and triple interactions in the plasma. It is shown that in non-relativistic case (temperatures k_BT ≤ 0.3 m_ec²) binary interaction rates dominate over triple ones, resulting in establishment of the kinetic equilibrium prior to final relaxation towards the thermal equilibrium, in agreement with the previous studies. On the contrary, in relativistic case (final temperatures k_BT ≥ 0.3 m_ec²) triple interaction rates are fast enough to prevent the establishment of kinetic equilibrium. It is shown that thermalization process strongly depends on quantum degeneracy in initial state, but does not depend on plasma composition.

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0375960118310594


Punsly, Brian; Tramacere, Andrea; Kharb, Preeti; Marziani, Paola, The Powerful Jet and Gamma-Ray Flare of the Quasar PKS 0438-436, The Astrophysical Journal, Volume 869, Issue 2, article id. 174, published on 26 December 2018.



PKS 0438-436 at a redshift of z=2.856 has been previously recognized as possessing perhaps the most luminous known synchrotron jet. Little is known about this source since the maximum elevation above the horizon is low for the Very Large Array (VLA). We present the first VLA radio image that detects the radio lobes. We use both the 151 MHz luminosity, as a surrogate for the isotropic radio lobe luminosity, and the lobe flux density from the radio image to estimate a long term, time averaged, jet power 1.5±0.7×10⁴⁷ergs s^-1. We analyze two deep optical spectra with strong broad emission lines and estimate the thermal bolometric luminosity of the accretion flow, L_bol=6.7±3.0×10⁴⁶ergs s^-1. The ratio 3.3±2.6, is at the limit of this empirical metric of jet dominance seen in radio loud quasars and this is the most luminous accretion flow to have this limiting behavior. Despite being a very luminous blazar, it previously had no γ-ray detections (EGRET, AGILE or FERMI) until December 11 - 13 2016 (54 hours) when FERMI detected a flare that we analyze here. The isotropic apparent luminosity from 100 MeV - 100 GeV rivals the most luminous detected blazar flares (averaged over 18 hours), ∼5-6×10⁴⁹ ergs s^-1. The γ-ray luminosity varies over time by two orders of magnitude, highlighting the extreme role of Doppler abberation and geometric alignment in producing the inverse Compton emission.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaefe7


Ruffini, R.; Becerra, L.; Bianco, C. L.; Chen, Y. C.; Karlica, M.; Kovacevic, M.; Melon Fuksman, J. D.; Moradi, R.; Muccino, M.; Pisani, G. B.; Primorac, D.; Rueda, J. A.; Vereshchagin, G. V.; Wang, Y.; Xue, S.-S., On the ultra-relativistic Prompt Emission (UPE), the Hard and Soft X-ray Flares, and the extended thermal emission (ETE) in GRB 151027A, The Astrophysical Journal Volume 869, Issue 2, article id. 151, published on 20 December 2018.

We analyze GRB 151027A within the binary-driven hypernova (BdHN) approach, with progenitor a carbon-oxygen core on the verge of a supernova (SN) explosion and a binary companion neutron star (NS). The hypercritical accretion of the SN ejecta onto the NS leads to its gravitational collapse into a black hole (BH), to the emission of the GRB and to a copious e⁺e^- plasma. The impact of this e⁺e^- plasma on the SN ejecta explains the early soft X-ray flare observed in long GRBs. We here apply this approach to the UPE and to the hard X-ray flares. We use GRB 151027A as a prototype. From the time-integrated and the time-resolved analysis we identify a double component in the UPE and confirm its ultra-relativistic nature. We confirm the mildly-relativistic nature of the soft X-ray flare, of the hard X-ray flare and of the ETE. We show that the ETE identifies the transition from a SN to the HN. We then address the theoretical justification of these observations by integrating the hydrodynamical propagation equations of the e⁺e^- into the SN ejecta, the latter independently obtained from 3D smoothed-particle-hydrodynamics simulations. We conclude that the UPE, the hard X-ray flare and the soft X-ray flare do not form a causally connected sequence: Within our model they are the manifestation of the same physical process of the BH formation as seen through different viewing angles, implied by the morphology and the ∼300s rotation period of the HN ejecta.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaee68


Punsly, Brian; Marziani, Paola; Bennert, Vardha N.; Nagai, Hiroshi; Gurwell, Mark A., Revealing the Broad Line Region of NGC 1275: The Relationship to Jet Power 2018, The Astrophysical Journal, Volume 869, Issue 2, article id. 143, published on 19 December 2018.



NGC 1275 is one of the most conspicuous active galactic nuclei (AGN) in the local Universe. The radio jet currently emits a flux density of 10 Jy at 1 mm wavelengths, down from the historic high of 65 Jy in 1980. Yet, the nature of the AGN in NGC 1275 is still controversial. It has been debated whether this is a broad emission line (BEL) Seyfert galaxy, an obscured Seyfert galaxy, a narrow line radio galaxy or a BL-Lac object. We clearly demonstrate a persistent Hβ BEL over the last 35 years with a full width half maximum (FWHM) of 4150 - 6000 km/s. We also find a prominent Pα BEL (FWHM = 4770 km/s) and a weak CIV BEL (FWHM = 4000 km/s), Hβ/CIV = 2. A far UV HST observation during suppressed jet activity reveals a low luminosity continuum. The Hβ BEL luminosity is typical of broad line Seyfert galaxies with similar far UV luminosity. X-ray observations indicate a softer ionizing continuum than expected for a broad line Seyfert galaxy with similar far UV luminosity. This is opposite of the expectation of advection dominated accretion. The AGN continuum appears to be thermal emission from a low luminosity, optically thick, accretion flow with a low Eddington ratio, = 0.0001. The soft, weak ionizing continuum is consistent with the relatively weak CIV BEL. Evidence that the BEL luminosity is correlated with the jet mm wave luminosity is presented. Apparently, the accretion rate regulates jet power.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaec75


Ruffini, R.; Karlica, M.; Sahakyan, N.; Rueda, J. A.; Wang, Y.; Mathews, G. J.; Bianco, C. L.; Muccino, M., On a GRB afterglow model consistent with hypernovae observations, The Astrophysical Journal, Volume 869, Issue 2, article id. 101, published on 14 December 2018.



We describe the afterglows of the long gamma-ray-burst (GRB) 130427A within the context of a binary-driven hypernova (BdHN). The afterglows originate from the interaction between a newly born neutron star (νNS), created by an Ic supernova (SN), and a mildly relativistic ejecta of a hypernova (HN). Such a HN in turn results from the impact of the GRB on the original SN Ic. The mildly relativistic expansion velocity of the afterglow (Γ∼3) is determined, using our model independent approach, from the thermal emission between 196 s and 461 s. The power-law in the optical and X-ray bands of the afterglow is shown to arise from the synchrotron emission of relativistic electrons in the expanding magnetized HN ejecta. Two components contribute to the injected energy: the kinetic energy of the mildly relativistic expanding HN and the rotational energy of the fast rotating highly magnetized νNS. We reproduce the afterglow in all wavelengths from the optical (10¹⁴Hz) to the X-ray band (10¹⁹Hz) over times from 604s to 5.18×10⁶ s relative to the Fermi-GBM trigger. Initially, the emission is dominated by the loss of kinetic energy of the HN component. After 10⁵ s the emission is dominated by the loss of rotational energy of the νNS, for which we adopt an initial rotation period of 2 ms and a dipole plus quadrupole magnetic field of ≤7×10¹²G or ∼10¹⁴G. This scenario with a progenitor composed of a COcore and a NS companion differs from the traditional ultra-relativistic-jetted treatments of the afterglows originating from a single black hole.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaeac8


Damien Bégué, Clément Stahl, She-ShengXue, A model of interacting dark fluids tested with supernovae and Baryon Acoustic Oscillations data, published in Nuclear Physics B 940, 312 on 8 January 2019.

We compare supernovae and Baryon Acoustic Oscillations data to the predictions of a cosmological model of interacting dark matter and dark energy. This theoretical model can be derived from the effective field theory of Einstein-Cartan gravity with two scaling exponents δG and δΛ, related to the interaction between dark matter and dark energy. We perform a χ² fit to the data to compare and contrast it with the standard Λ CDM model.
We then explore the range of parameter of the model which gives a better χ² than the standard cosmological model. All those results lead to tight constraints on the scaling exponents of the model. Our conclusion is that this class of models, provides a decent alternative to the CDM model.

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0550321319300033


Sahakyan, N., The Origin of the Multiwavelength Emission of PKS 0502+049, published in Astronomy and Astrophysics, 622, A144 on 12 February 2019.

The origin of the multiwavelength emission from PKS 0502+049 neighboring the first cosmic neutrino source TXS 0506+056 is studied using the data observed by Fermi-LAT and Swift UVOT/XRT. This source was in a flaring state in the considered bands before and after the neutrino observations in 2014-2015, characterized by hard emission spectra in the X-ray and gamma-ray bands, 1.5-1.8 and < 2.0, respectively. During the neutrino observations, the gamma-ray spectrum shows a deviation from a simple power-law shape, indicating a spectral cutoff at E_c =8.50 GeV. The spectral energy distributions of PKS 0502+049 are modeled within a one-zone leptonic scenario assuming that high energy gamma-ray emission is produced either by IC scattering of synchrotron or dusty torus photons by the electron population that produce the radio-to-optical emission. Alternatively, the observed gamma-rays are modeled considering inelastic interaction of protons, when the jet interacts with a dense gaseous target. During the neutrino observations, the gamma-ray data are best described when the proton energy distribution is E_p^-2.61 and if the protons are effectively accelerated up to 10 PeV, the expected neutrino rate is 1.1 events within 110 days. In principle, if the gamma-ray emission with a hard photon index observed during the flaring periods extends up to TeV, the expected rate can be somewhat higher, but such conditions are hardly possible. Within the hadronic interpretation, the gamma-ray data can be reproduced only when the accretion rate of PKS 0502+049 is in the supper-Eddington regime, as opposed to the leptonic scenario. From the point of view of the necessary energetics as well as considering that the required parameters are physically reasonable, when the neutrinos were observed, the broadband emission from PKS 0502+049 is most likely of a leptonic origin.

Link: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2019/02/aa34606-18/aa34606-18.html


Suzana Bedić, Gregory Vereshchagin, Probability of inflation in Loop Quantum Cosmology, published in Physical Review D 99, 043512 on 11 February 2019.

We discuss how initial conditions for cosmological evolution can be defined in Loop Quantum Cosmology with massive scalar field and how the presence of the bounce influences the probability of inflation in this theory, compared with General Relativity. The main finding of the paper is existence of an attractor in the contracting phase of the universe, which results in special conditions at the bounce, quite independent on the measure of initial conditions in the remote past, and hence very specific duration of inflationary stage with the number of e-foldings about 140.

Link: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.99.043512