ICRANet Newsletter

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Aprile - Maggio 2019

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SUMMARY
1. L'ICRANet è stato premiato per un suo paper nel quadro della Gravity Research Foundation Award Competition 2019
2. Rinnovo dell'accordo di collaborazione ICRANet - UFRGS, 5 Aprile 2019
3. Giornata della Scienza italo-armena, Yerevan, 15 Aprile 2019
4. Comunicato stampa ICRANet "Il Professor Roy Kerr nominato Royal Society Fellow", 18 Aprile 2019
5. Visita degli studenti Erasmus dell'ITIS Alessandro Volta, 7 Maggio 2019
6. Missione del Professor Ruffini in Cina, 10 – 22 Maggio 2019
7. Prossimi meetings
8. Pubblicazioni recenti

1. L'ICRANet è stato premiato per un suo paper nel quadro della Gravity Research Foundation Award Competition 2019

The article "Can Fermionic Dark Matter Mimic Supermassive Black Holes?" by C. R. Argüelles, A. Krut, J. A. Rueda and R. Ruffini receives the Third Award by the Gravity Research Foundation www.gravityresearchfoundation.org in the Award Competition 2019. The paper analyzes the intriguing possibility to explain both dark mass components in a galaxy: the dark matter (DM) halo and the supermassive dark compact object lying at the center, by a unified approach in terms of a quasi-relaxed system of massive, neutral fermions in general relativity. The solutions to the mass distribution of such a model that fulfill realistic halo boundary conditions inferred from observations, develop a highly-density core supported by the fermion degeneracy pressure able to mimic massive black holes at the center of galaxies. Remarkably, these dense core-dilutedhaloconfigurations can explain the dynamics of the closest stars around Milky Way's center (SgrA*) all the way to the halo rotation curve, without spoiling the baryonic bulge-disk components, for a narrow particle mass range mc² ∼10-10² keV.
The paper can be downloaded here: https://arxiv.org/abs/1905.09776
For details see: https://www.gravityresearchfoundation.org/s/2019abstracts.pdf

2. Rinnovo dell'accordo di collaborazione ICRANet – UFRGS, 5 Aprile 2019

Il 5 Aprile 2019, è stato rinnovato l'accordo tra l'ICRANet e la UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul). Questo nuovo accordo è stato firmato dal Prof. Dr. Rui Vincente Oppermann (Rettore della UFRGS), dalla Prof.ssa Naira Maria Balzaretti (Direttrice del Dipartimento di fisica dell'UFRGS), dal Prof. Dr. Dimiter Hadjimichef (Dipartimento di fisica dell'UFRGS) e dal Prof. Remo Ruffini (Direttore ICRANet).
Questo accordo sarà valido per 5 anni e 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.
Per il testo dell’accordo, vedere qui.

3. Giornata della Scienza italo-armena ,Yerevan, 15 Aprile 2019

Il 15 Aprile 2019, l’ICRANet ha organizzato la Giornata della Scienza italo-armena "Joint ICRANet activities in Relativistic Astrophysics. Information Event for Cooperation in the field of Relativistic Astrophysics", una conferenza di un giorno che si è tenuta a Yerevan. Questo evento é stato organizzato grazie alla collaborazione tra l'ICRANet, l'Accademia nazionale delle Scienze armena (NASRA) e l'Ambasciata italiana a Yerevan. La sessione mattutina della conferenza si è svolta presso l'Accademia delle Scienza, mentre la sessione pomeridiana presso la sede dell'Ambasciata italiana a Yerevan.


Rappresentanti istituzionali dell'Armenia e di altri paesi erano presenti all'evento e hanno partecipato attivamente alla cerimonia di apertura: l'Ambasciatore Ashot Kocharian (Ministero degli Affari Esteri della Repubblica armena), Artak Apitonian (Vice Ministro degli Affari Esteri dell'Armenia), Radik Martirosyan (Presidente della NASRA), Samvel Haroutiunian (Chairman del Comitato Scientifico RA MES), Vardan Sahakyan (Vice Chairman del Comitato Scientifico RA MES), Vincenzo Del Monaco (Ambasciatore dell'Italia in Armenia), Matthias Kiesler (Ambasciatore della Germania in Armenia) e Remo Ruffini (Direttore ICRANet). Durante la giornata, sono stati presentati i più recenti sviluppi scientifici sui quali l'ICRANet sta lavorando da parte di eminenti Professori e ricercatori: Prof. Narek Sahakyan (ICRANet Armenia), Prof. Razmik Mirzoyan (Max Planck Institute of Physics, Germania), Dr Wang Yu (ICRANet), Rahim Moradi (ICRANet), Prof. Remo Ruffini (ICRANet), Dr Li Liang (ICRANet), Prof. Gregory Vereshchagin – in video conferenza (ICRANet), Prof. Paolo Giommi (ICRANet-ASI), Ashot Chilingaryan (Cosmic Ray Division) e Leonid Bezrukov (vice Direttore dell'Institute for Nuclear Research a Mosca).
Nello stesso pomeriggio, il Professor Remo Ruffini (Direttore ICRANet), ha incontrato il Presidente della Repubblica armena, S.E. Armen Sarkissian presso la sua residenza a Yerevan, insieme ad una delegazione ICRANet formata dall'Ambasciatore Ashot Kocharian, dal Presidente Radik Martirosyan, dal Prof. Narek Sahakyan, dal Prof. Razmik Mirzoyan, dal Prof. Paolo Giommi e dal Prof. Massimo Della Valle. Il Presidente Sarkissian ha ribadito l'importanza delle attività dell'ICRANet in Armenia nel dare un forte impulso allo sviluppo della formazione e della scienza nel paese. Il Prof. Ruffini ha sottolineato la stretta cooperazione che c'è con l'Armenia e ha ribadito l'intenzione di implementare, grazie al ruolo dell'Armenia, nuovi programmi nei paesi dell'Asia centrale. Tutti i partecipanti all'incontro hanno discusso inoltre delle possibilità di implementare programmi congiunti e di rafforzare ulteriormente la cooperazione con i principali centri di ricerca, organizzazioni e università nel mondo, come ad esempio l'ICRANet.


La Giornata della Scienza italo-armena si è conclusa con Il concerto "Primavera Italiana", tenutosi presso la Komitas Chamber Music Hall a Yerevan organizzato dall’Ambasciata Italiana. Il concerto ha reso onore a diversi compositori di spicco italiani, quali ad esempio Arcangelo Corelli, Giovanni Pergolesi, Antonio Vivaldi e Niccolò Paganini.

Per maggiori informazioni sull'evento:
http://www.icranet.org/Armenian-ItalianScienceDay
Per le foto e i video:
http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1240
Per i comunicati stampa sull’evento:
http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1239

4. Comunicato stampa ICRANet "Il Professor Roy Kerr nominato Royal Society Fellow", 18 Aprile 2019

Il Professore Neo-zelandese Roy Kerr, noto matematico e fisico, titolare della Yevgeny Lifshitz Chair all’ICRANet e Crafoord Prize per l’Astronomia 2016 "per il suo fondamentale lavoro sui buchi neri rotanti e le loro conseguenze astrofisiche", è stato nominato Fellow della Royal Society (UK) per il suo eccezionale contributo alla scienza, venendo dunque annoverato tra i più eminenti scienziati al mondo. Riceverà la sua nomina ufficiale nel corso di una cerimonia che si terrà il 12 Luglio a Londra.

La Royal Society ha insignito il Professor Kerr di questo prestigioso titolo "per la soluzione delle equazioni di Einstein di Relatività Generale per i buchi neri rotanti, un risultato epocale conosciuto attualmente come Kerr metric, per descrivere i buchi neri di Kerr. Gli altri principali contributi riguardano prescient work on algebraically special solutions of reduced holonomyi"

Infatti, il Prof. Roy Kerr ha scoperto nel 1963 una soluzione esatta alle equazioni di Einstein di Relatività Generale per un oggetto rotante: "Questa soluzione matematica – ha ricordato il Direttore dell'ICRANet Remo Ruffini – ha permesso avanzamenti senza precendenti nella sua applicazione in fisica, astronomia e astrofisica relativistica: le applicazioni sono state estese dal campo della micro-fisica delle particelle elementari, come la struttura dell’elettrone, all’astrofisica dei buchi neri,che si sviluppano alla fine dell’evoluzione di una stella, fino ai processi più energetici nell’Universo, come i GRBs e gli active galactic nuclei, in cui i buchi neri e i maxi buchi neri (circa bilioni di volte maggiori del sole) dominano". E' stato infatti Remo Ruffini insieme a John Archibald Wheeler ad aver utilizzato la soluzione matematica di Kerr, introducendola nella descrizione dei processi fisici fondamentali, dandogli il nome di "buco nero", che è stato tradotto in tutte le lingue del mondo (Physics Today, 30, 1971). Questi argomenti sono stati successivamente analizzati da Blandford e Znajek (MNRAS, 179, 433, 1977) seguendo l'articolo di Ruffini e Wilson (Phys. Rev. D 12, 2959,1975).

La scoperta di Kerr ha rappresentato una rivoluzione nella fisica e, da quel momento, il suo lavoro è stato di fondamentale importanza e tutti i lavori successivi sui buchi neri sono dipesi in maniera imprescindibile da esso. Nel 2006 il Prof. Roy Kerr ha ricevuto il Marcel Grossmann Award in occasione del meeting internazionale dell'astrofisica relativistica, che si tiene ogni 3 anni in un paese diverso. Il Prof. Roy Kerr ha insegnato all'ICRANet nel quadro del programma di dottorato IRAP PhD, il primo dottorato internazionale congiunto, creato dall'ICRANet e coordinato a livello internazionale dall'università di Nizza "Sophia Antipolis".

Il Professor Kerr è anche stato al centro delle ultime notizie nello scorso mese dopo la proiezione della prima immagine di un buco nero, interpretata attentamente all'interno dell'ICRANet.

5. Visita degli studenti Erasmus dell’ITIS Alessandro Volta, 7 Maggio 2019

Il 7 Maggio 2019, una delegazione di studenti italiani ed Erasmus dell'ITIS Alessandro Volta di Pescara, hanno visitato il centro ICRANet di Pescara. Sotto la supervisione del Prof. Gregory Vereshchagin, membro della Faculty dell'ICRANet, gli studenti hanno avuto la possibilità di visitare il centro e la sua biblioteca e questa è stata per loro un'opportunità unica per prendere parte nelle attività scientifiche volte a mettere in mostra sia il fascino della ricerca come carriera sia il suo significativo impatto sociale.
Dopo i saluti di benvenuto del Professor Vereshchagin, il Prof. She-Sheng Xue (ICRANet), il Dr Wang Yu (ICRANet), il Dr Liang Li (ICRANet), Rahim Moradi (ICRANet) e Yen-Chen Chen (ICRANet) hanno presentato i maggiori sviluppi scientifici su cui sta lavorando l'ICRANet.

6. Missione del Professor Ruffini in Cina, 10 - 22 Maggio 2019

Dall'11 al 18 Maggio 2019, il Professor Ruffini ha visitato la Cina, insieme al Dr Yu Wang e al Dr Li Liang. Durante questa visita, sono stati invitati a partecipare e dare un talk alla conferenza "Gamma-Ray Bursts and Related Astrophysics in Multi-Messenger Era", che si è tenuta presso il Nanjing University Center dal 13 al 17 Maggio 2019.



Il Professor Ruffini ha dato un talk dal titolo "Self-similar structure of the ultra-relativistic prompt emission of GRB 190114C", il Dr Wang Yu ha dato un talk dal titolo "GRB 190114C: most comprehensive portrait of gamma-ray burst" e il Dr Liang Li ha dato un talk dal titolo "Shock breakout in BdHN I and BdHN II, the case of GRB 13027A, 180728A and 190114C".



Durante la sua visita, il Prof. Ruffini ha anche visitato alcuni ricercatori cinesi della Jiaotong University a Shanghai ed è stato invitato dal Professor Shing-Tung Yau, Direttore dello Yau Mathematical Science Center, a visitare la Tsinghua University a Pechino, una delle più importanti università cinesi. In questa occasione, il Prof. Ruffini ha avuto un importante incontro sia con il Prof. Yau che con il Prof. Shude Mao, Direttore del Dipartimento di Astronomia della Tsinghua University. Successivamente, il Prof. Ruffini è volato ad Hefei per incontrare il Prof. Ye-Fei Yuan del Dipartimento di Astronomia della University of Science and Technology of China (USTC).



Durante la sua visita, il Prof. Ruffini ha avuto la possibilità di presentare i più recenti sviluppi scientifici sui quali l'ICRANet sta lavorando, e di avere delle stimolanti discussioni con altri ricercatori e scienziati da tutte le parti del mondo.

Venerdì 17 Maggio 2019, il Prof. Remo Ruffini, Direttore ICRANet, ha inviato un importante messaggio dalla Cina, in occasione del 40° anniversario della sua prima visita nel paese:

"Quando ho introdotto a Princeton il concetto di "buco nero" con John Archibald Wheeler eravamo motivati dall'anelito di aprire una nuova era con lo studio dell'Astrofisica Relativistica. Colloqui telefonici giornalieri fra me a Princeton e Riccardo Giacconi, ad Harvard, interpretando i dati del satellite UHURU ("libertà" in Swahili, lanciato da Luigi Broglio dalla base San Marco in Kenia) trasformarono questo mio anelito in realtà. Nel 1973 ricevetti il Cressy Morrison Award dalla New York Academy of Sciences per la scoperta del primo “buco nero” nella galassia e, nel 2002, Riccardo Giacconi ricevette il premio Nobel per la Fisica.
Questa attività é stata segnata nel 1973 anche da un altro evento destinato a divenire memorabile: la scoperta dei Gamma Ray Bursts (GRBs). Per raggiungere la loro comprensione ci sono voluti, in questo caso, oltre quaranta anni di studi teorici giornalieri, accompagnati da uno sviluppo tecnologico e osservativo "multi messenger" senza precedenti nella storia dell'umanità. Recentemente vi sono stati annunci di un buco nero al centro della galassia, di buchi neri binari, foto di un buco nero con grande clamore multimediatico: molto interessanti, se veri, usando un eufemismo di Wigner.
Con il GRB 190114C osservato il 14 Gennaio 2019, abbiamo per la prima volta identificato l'atto di nascita di un "buco nero" che ha manifestato la sua esistenza con l'emissione della più grande sorgente di energia nell'Universo. Una sorgente di energia "nuova", 1030 volte maggiore di quella della bomba atomica di Los Alamos, con un flusso di particelle di 1042 volte maggiore ed energie 1012 volte maggiori di quelle del CERN e pianificate in Cina al CEPC. Fermi ha aperto la strada: con la sua ricerca in fisica nucleare è iniziata una nuova era nello sviluppo economico, politico e militare. Coloro che controlleranno la scienza e la tecnologia basata su questa nuova enorme sorgente di energia cosmica, determineranno il futuro economico, politico e militare del pianeta".

7. Prossimi meetings

Scuola internazionale di dottorato Open Universe, 10 – 14 Giugno 2019

E' nostro grande piacere annunciare la Scuola internazionale di dottorato Open Universe dal nome "Magnetized Black Holes, GRBs, AGNs and the most violent Universe: from observation on data acquisition to the theory and model-building of GRB 190114C", una conferenza di 4 giorni che si terrà dal 10 al 14 giugno 2019 presso Villa Ratti, la sede ICRANet a Nizza (Francia). L'evento è organizzato grazie alla collaborazione tra l'ICRANet, il LAPP (Laboratoire d'Annecy de Physique des particules) e il Max Planck Institute for Physics. Il programma è in fase di preparazione e maggiori dettagli sull'evento saranno presto disponibili sulla nostra pagina web http://www.icranet.org/OpenUniverseSchool.

16^th Italian-Korean Symposium on Relativistic Astrophysics

E' nostro grande piacere annunciare il 16° Simposium italo - coreano sull'Astrofisica Relativistica, che si terrà presso il centro ICRAnet di Pescara dall'1 al 5 Luglio 2019. I simposia Italo-Coreani sull'Astrofisica Relativistica sono una serie di convegni biennali organizzati dal 1987 alternativamente in Italia e in Corea che coprono argomenti di astrofisica e cosmologia, come lampi di raggi gamma e stelle compatte, raggi cosmici di alta energia, energia oscura e materia oscura, relatività generale, buchi neri e nuova fisica collegata alla cosmologia. Il programma è in fase di preparazione e maggiori dettagli sull'evento saranno presto disponibili sulla nostra pagina web: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1234

8. Pubblicazioni recenti

Glauch, Theo; Padovani, Paolo; Giommi, Paolo; Resconi, Elisa; Arsioli, Bruno; Sahakyan, Narek; Huber, Matthias, Dissecting the region around IceCube-170922A: the blazar TXS 0506+056 as the first cosmic neutrino source, published online on Mai 10, 2019 in EPJ Web of Conferences 207, 02003 (2019).
On MJD 58018 the IceCube neutrino observatory detected a highlyenergetic, well-reconstructed neutrino, IceCube-170922A, at a distance of 0:1° to a γ-ray flaring blazar, TXS 0506+056. Follow-up searches in archival data additionally revealed a larger flare of neutrinos from the same direction. In order to complete the picture we present here a full multi-wavelength study of the region around IceCube-170922A. While we identify also other non-thermal counterpart candidates, we show that all the evidence points to TXS 0506+056 as the dominant neutrino emitter. Additionally, an analysis of all the available Fermi-LAT data indicates a hard spectrum/low flux of TXS 0506+056 during the neutrino flare in contrast to a soft spectrum/high flux at the arrival time of IceCube-170922A. Putting all the pieces together we conclude that the SED of TXS 0506+056 can be energetically reconnected for both neutrino observations.
Link:
https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/abs/2019/12/epjconf_vlvnt2018_02003/epjconf_vlvnt2018_02003.html


V. A. Acciari, S. Ansoldi, L.A. Antonelli, A. Arbet Engels, D. Baack, A. Babić, B. Banerjee, U. Barres de Almeida, J. A. Barrio, J. Becerra González, W. Bednarek, L. Bellizzi, E. Bernardini, A. Berti, J. Besenrieder, W. Bhattacharyya, C. Bigongiari, A. Biland, O. Blanch, G. Bonnoli, G. Busetto, R. Carosi, G. Ceribella, Y. Chai, S. Cikota, S. M. Colak, U. Colin, E. Colombo, J.L. Contreras, J. Cortina, S. Covino, V. D’Elia, P. Da Vela, F. Dazzi, A. De Angelis, B. De Lotto, M. Delfino, J. Delgado, F. Di Pierro, E. Do Souto Espiñeira, A. Domínguez, D. Dominis Prester, D. Dorner, M. Doro, D. Elsaesser, V. Fallah Ramazani, A. Fattorini, A. Fernández-Barral, G. Ferrara, D. Fidalgo, L. Foffano, M. V. Fonseca, L. Font, C. Fruck, D. Galindo, S. Gallozzi, R. J. García López, M. Garczarczyk, S. Gasparyan, M. Gaug, N. Godinović, D. Green, D. Guberman, D. Hadasch, A. Hahn, T. Hassan, J. Herrera, J. Hoang, D. Hrupec, S. Inoue, K. Ishio, Y. Iwamura, H. Kubo, J. Kushida, A. Lamastra, D. Lelas, F. Leone, E. Lindfors, S. Lombardi, F. Longo, M. López, R. López-Coto, A. López-Oramas, B. Machado de Oliveira Fraga, C. Maggio, P. Majumdar, M. Makariev, M. Mallamaci, G. Maneva, M. Manganaro, K. Mannheim, L. Maraschi, M. Mariotti, M. Martínez, S. Masuda, D. Mazin, S. Mićanović, D. Miceli, M. Minev, J. M. Miranda, R. Mirzoyan, E Molina, A. Moralejo, D. Morcuende, V. Moreno, E. Moretti, P. Munar-Adrover, V. Neustroev, A. Niedzwiecki, M. Nievas Rosillo, C. Nigro, K. Nilsson, D. Ninci, K. Nishijima, K. Noda, L. Nogués, M. Nöthe, S. Paiano, J. Palacio, M. Palatiello, D. Paneque, R. Paoletti, J. M. Paredes, P. Peñil, M. Peresano, M. Persic, P. G. Prada Moroni, E. Prandini, I. Puljak, W. Rhode, M. Ribó, J. Rico, C. Righi, A. Rugliancich, L. Saha, N. Sahakyan, T. Saito, K. Satalecka, T. Schweizer, J. Sitarek, I. Šnidarić, D. Sobczynska, A. Somero, A. Stamerra, D. Strom, M. Strzys, T. Surić, F. Tavecchio, P. Temnikov, T. Terzić, M. Teshima, N. Torres-Albà, S. Tsujimoto, J. van Scherpenberg, G. Vanzo, M. Vázquez Acosta, I. Vovk, M. Will, D. Zarić, Measurement of the extragalactic background light using MAGIC and Fermi-LAT gamma-ray observations of blazars up to z = 1, published on 4 April 2019 on Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 486, Issue 3, July 2019, Pages 4233–4251.
We present a measurement of the extragalactic background light (EBL) based on a joint likelihood analysis of 32 gamma-ray spectra for 12 blazars in the redshift range z = 0.03–0.944, obtained by the MAGIC telescopes and Fermi-LAT. The EBL is the part of the diffuse extragalactic radiation spanning the ultraviolet, visible, and infrared bands. Major contributors to the EBL are the light emitted by stars through the history of the Universe, and the fraction of it that was absorbed by dust in galaxies and re-emitted at longer wavelengths. The EBL can be studied indirectly through its effect on very high energy photons that are emitted by cosmic sources and absorbed via γγ interactions during their propagation across cosmological distances. We obtain estimates of the EBL density in good agreement with state-of-the-art models of the EBL production and evolution. The 1σ upper bounds, including systematic uncertainties, are between 13 per cent and 23 per cent above the nominal EBL density in the models. No anomaly in the expected transparency of the Universe to gamma-rays is observed in any range of optical depth. We also perform a wavelength-resolved EBL determination, which results in a hint of an excess of EBL in the 0.18–0.62 μmμm range relative to the studied models, yet compatible with them within systematic.
Link: https://doi.org/10.1093/mnras/stz943


Gallego Cadavid, Alexander; Romano, Antonio Enea, One spectrum to rule them all?, to be published on Physics Letters B, Volume 793, p. 1-7 on June 2019.
We show that in absence of entropy or effective anisotropic stress the freedom in the choice of the initial energy scale of inflation implies the existence of an infinite family of dual slow-roll parameters histories which can produce the same spectrum of comoving curvature perturbations. This implies that in general there is no one-to-one correspondence between the spectrum and higher order correlation functions. We give some numerical examples of expansion histories corresponding to different initial energy scales, with the same spectrum of curvature perturbations, the same squeezed limit bispectrum, in agreement with the squeezed limit consistency condition, but with different bispectra in other configurations and different spectra of primordial gravitational waves. The combined analysis of data from future CMB and gravitational wave experiments could allow to distinguish between dual models.
Link:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269319302497?via%3Dihub


Yen-Chen Chen, Chorng-Yuan Hwang, Emission line luminosity distributions of Seyfert 2 galaxies, published on March 8, 2019 on Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 485, Issue 3, May 2019, Pages 3402–3408.
We probed the relation between line activities of Seyfert 2 galaxies and their host galaxies. We selected Seyfert 2 galaxies from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 10 with redshifts less than 0.2. We used the luminosity of the emission lines as indicators of AGN power. We found that the Seyfert 2 galaxies seem to have two populations in the emission line luminosity distributions. We considered the L_[OIII]/L_bulge ratio as an accretion rate indicator and found that the two Seyfert 2 distributions seem to have different accretion rates. We found that these two Seyfert 2 populations, although classified by their emission line distributions, turned out to have different morphology distributions. These results indicate that these different populations of the Seyfert 2 galaxies might be significantly different in their physical conditions.
Link: https://doi.org/10.1093/mnras/stz677


T. Maiolino, P. Laurent, L. Titarchuk, M. Orlandini and F. Frontera, Red-skewed Kα iron lines in GX 13+1, published on April 30, 2019 on A&A, Volume 625, May 2019.
Context. Broad, asymmetric, and red-skewed Fe Kα emission lines have been observed in the spectra of low-mass X-ray binaries hosting neutron stars (NSs) as a compact object. Because more than one model is able to describe these features, the explanation of where and how the red-skewed Fe lines are produced is still a matter of discussion. It is broadly accepted that the shape of the Fe Kα line is strongly determined by the special and general relativistic effects occurring in the innermost part of the accretion disk. In this relativistic framework, the Fe fluorescent lines are produced in the innermost part of the accretion disk by reflection of hard X-ray photons coming from the central source (corona and/or NS surface). We developed an alternative and nonrelativistic model, called the WINDLINE model, that is capable to describe the Fe line features. In this nonrelativistic framework, the line photons are produced at the bottom of a partly ionized outflow (wind) shell as a result of illumination by the continuum photons coming from the central source. In this model the red-skewness of the line profile is explained by repeated electron scattering of the photons in a diverging outflow.
Aims. Examining the asymmetry of the fluorescent Fe K emission line evident in the XMM-Newton EPIC-pn spectra of the NS source GX 13+1, we aim to distinguish between the two line models. Because GX 13+1 is a well-known disk-wind source, it is a perfect target for testing the WINDLINE model and compare the spectral fits between the relativistic and nonrelativistic line models.
Methods. We used two XMM-Newton EPIC-pn observations in which the Fe line profiles were previously reported in the literature. These observations are not strongly affected by pile-up, and the Fe emission lines appear very strong and red-skewed. In order to access the goodness of the fit and distinguish between the two line models, we used the run-test statistical method in addition to the canonical χ2 statistical method. Results. The DISKLINE and WINDLINE models both fit the asymmetric Fe line well that is present in the XMM-Newton energy spectra of GX 13+1. From a statistical point of view, for the two observations we analyzed, the run-test was not able to distinguish between the two Fe line models, at 5% significance level.
Link: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833163


Loppini, Alessandro, Filippi, Simonetta; Stanley, H. Eugene, Critical transitions in heterogeneous networks: Loss of low-degree nodes as an early warning signal, published on April 2, 2019 in Phys. Rev. E 99, 040301(R).
A large number of real networks show abrupt phase transition phenomena in response to environmental changes. In this case, cascading phenomena can induce drastic and discontinuous changes in the system state and lead to collapse. Although complex network theory has been used to investigate these drastic events, we are still unable to predict them effectively. We here analyze collapse phenomena by proposing a minimal two-state dynamic on a complex network and introducing the effect of local connectivities on the evolution of network nodes. We find that a heterogeneous system of interconnected components presents a mixed response to stress and can serve as a control indicator. In particular, before the critical transition point is reached a severe loss of low-degree nodes is observed, masked by the minimal failure of higher-degree nodes. Accordingly, we suggest that a significant reduction in less connected nodes can indicate impending global failure.
Link: https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.99.040301


MAGIC Collaboration; Acciari, V. A.; Ansoldi, S.; Antonelli, L. A.; Arbet Engels, A.; Baack, D.; Babić, A.; Banerjee, B.; Barres de Almeida, U.; Barrio, J. A.; Becerra González, J.; Bednarek, W.; Bernardini, E.; Berti, A.; Besenrieder, J.; Bhattacharyya, W.; Bigongiari, C.; Biland, A.; Blanch, O.; Bonnoli, G. Busetto, G.; Carosi, R.; Ceribella, G.; Cikota, S.; Colak, S. M.; Colin, P.; Colombo, E.; Contreras, J. L.; Cortina, J.; Covino, S.; D'Elia, V.; Da Vela, P.; Dazzi, F.; De Angelis, A.; De Lotto, B.; Delfino, M.; Delgado, J.; Di Pierro, F.; Do Souto Espiñera, E.; Domínguez, A.; Dominis Prester, D.; Dorner, D.; Doro, M.; Einecke, S.; Elsaesser, D.; Fallah Ramazani, V.; Fattorini, A.; Fernández-Barral, A.; Ferrara, G.; Fidalgo, D.; Foffano, L.; Fonseca, M. V.; Font, L.; Fruck, C.; Galindo, D.; Gallozzi, S.; García López, R. J.; Garczarczyk, M.; Gasparyan, S.; Gaug, M.; Giammaria, P.; Godinović, N.; Green, D.; Guberman, D.; Hadasch, D.; Hahn, A.; Herrera, J.; Hoang, J.; Hrupec, D.; Inoue, S.; Ishio, K.; Iwamura, Y.; Kubo, H.; Kushida, J.; Kuveždić, D.; Lamastra, A.; Lelas, D.; Leone, F.; Lindfors, E.; Lombardi, S.; Longo, F.; López, M.; López-Oramas, A.; Machado de Oliveira Fraga, B.; Maggio, C.; Majumdar, P.; Makariev, M.; Mallamaci, M.; Maneva, G.; Manganaro, M.; Mannheim, K.; Maraschi, L.; Mariotti, M.; Martínez, M.; Masuda, S.; Mazin, D.; Minev, M.; Miranda, J. M.; Mirzoyan, R.; Molina, E.; Moralejo, A.; Moreno, V.; Moretti, E.; Munar-Adrover, P.; Neustroev, V.; Niedzwiecki, A.; Nievas Rosillo, M.; Nigro, C.; Nilsson, K.; Ninci, D.; Nishijima, K.; Noda, K.; Nogués, L.; Nöthe, M.; Paiano, S.; Palacio, J.; Paneque, D.; Paoletti, R.; Paredes, J. M.; Pedaletti, G.; Peñil, P.; Peresano, M.; Persic, M.; Prada Moroni, P. G.; Prandini, E.; Puljak, I.; Garcia, J. R.; Rhode, W.; Ribó, M.; Rico, J.; Righi, C.; Rugliancich, A.; Saha, L.; Sahakyan, N.; Saito, T.; Satalecka, K.; Schweizer, T.; Sitarek, J.; Šnidarić, I.; Sobczynska, D.; Somero, A.; Stamerra, A.; Strzys, M.; Surić, T.; Tavecchio, F.; Temnikov, P.; Terzić, T.; Teshima, M.; Torres-Albà, N.; Tsujimoto, S.; van Scherpenberg, J.; Vanzo, G.; Vazquez Acosta, M.; Vovk, I.; Will, M.; Zarić, D., Deep observations of the globular cluster M15 with the MAGIC telescopes, published on Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 484, Issue 2, April 2019, Pages 2876–2885.
A population of globular clusters (GCs) has been recently established by the Fermi-LAT telescope as a new class of GeV γ-ray sources. Leptons accelerated to TeV energies, in the inner magnetospheres of MSPs or in their wind regions, should produce γ-rays through the inverse Compton scattering in the dense radiation field from the huge population of stars. We have conducted deep observations of the GC M15 with the MAGIC telescopes and used 165 h in order to search for γ-ray emission. A strong upper limit on the TeV γ-ray flux <3.2×10−13cm−2s−1<3.2×10−13cm−2s−1 above 300 GeV (<0.26 per cent of the Crab nebula flux) has been obtained. We interpret this limit as a constraint on the efficiency of the acceleration of leptons in the magnetospheres of the MSPs. We constrain the injection rate of relativistic leptons, ηe, from the MSPs magnetospheres and their surrounding. We conclude that ηe must be lower than expected from the modelling of high-energy processes in MSP inner magnetospheres. For leptons accelerated with the power-law spectrum in the MSP wind regions, ηe is constrained to be much lower than derived for the wind regions around classical pulsars. These constraints are valid for the expected range of magnetic field strengths within the GC and for the range of likely energies of leptons injected from the inner magnetospheres, provided that the leptons are not removed from the GC very efficiently due to advection process. We discuss consequences of these constraints for the models of radiation processes around millisecond pulsars.
Link:
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/484/2/2876/5298496?redirectedFrom=fulltext


L Becerra K. Boshkayev, J. A. Rueda, R. Ruffini, Time evolution of rotating and magnetized white dwarf stars, published on May 20, 2019 in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
We investigate the evolution of isolated, zero and finite temperature, massive, uniformly rotating and highly magnetized white dwarf stars under angular momentum loss driven by magnetic dipole braking. We consider the structure and thermal evolution of the white dwarf isothermal core taking also into account the nuclear burning and neutrino emission processes. We estimate the white dwarf lifetime before it reaches the condition either for a type Ia supernova explosion or for the gravitational collapse to a neutron star. We study white dwarfs with surface magnetic fields from 106 to 109 G and masses from 1.39 to 1.46 M_⊙ and analyze the behavior of the WD parameters such as moment of inertia, angular momentum, central temperature and magnetic field intensity as a function of lifetime. The magnetic field is involved only to slow down white dwarfs, without affecting their equation of state and structure. In addition, we compute the characteristic time of nuclear reactions and dynamical time scale. The astrophysical consequences of the results are discussed.
Links: https://doi.org/10.1093/mnras/stz1394; https://arxiv.org/abs/1812.10543


C. R. Argüelles, A. Krut, J. A. Rueda, R. Ruffini, Can Fermionic Dark Matter Mimic Supermassive Black Holes?, Article Winner of the Third Award in the "Gravity Research Foundation 2019 awards for essays on Gravitation", to be published in an special issue of the International Journal of Modern Physics D dedicated to the Essay Competition.
We analyze the intriguing possibility to explain both dark mass components in a galaxy: the dark matter (DM) halo and the supermassive dark compact object lying at the center, by a unified approach in terms of a quasi-relaxed system of massive, neutral fermions in general relativity. The solutions to the mass distribution of such a model that fulfill realistic halo boundary conditions inferred from observations, develop a highly-density core supported by the fermion degeneracy pressure able to mimic massive black holes at the center of galaxies. Remarkably, these dense core-diluted halo configurations can explain the dynamics of the closest stars around Milky Way's center (SgrA*) all the way to the halo rotation curve, without spoiling the baryonic bulge-disk components, for a narrow particle mass range mc2 ∼ 10-102 keV.
Link to the winners announcement:
https://www.gravityresearchfoundation.org/announcement
Link to the article:
https://static1.squarespace.com/static/5852e579be659442a01f27b8/t/5cd46772e4966b1d5dcd2e14/1557423988074/Arguelles%5Bc.a.%5D_Krut_Rueda_Ruffini_2019.pdf


J. A. Rueda, R. Ruffini, Y. Wang, Induced Gravitational Collapse, Binary-Driven Hypernovae, Long Gramma-ray Bursts and Their Connection with Short Gamma-ray Bursts, published on Mai 9, 2019 in Universe: Invited Review for the Special Issue "Accretion Disks, Jets, Gamma-Ray Bursts and Related Gravitational Waves".
Short and long Gamma-ray bursts (GRBs) originate in subclasses with specific energy release, spectra, duration, etc, and have binary progenitors. We review here the binary-driven hypernovae (BdHNe) subclass whose progenitor is a COcore-neutron star (NS). The supernova (SN) explosion of the COcore produces at its center a new NS (νNS) and triggers a hypercritical accretion onto the NS. The NS can become a more massive NS or collapse into a black hole (BH). We summarize this topic from the first analytic estimates in 2012 to the most recent three-dimensional (3D) smoothed-particle-hydrodynamics (SPH) numerical simulations in 2018. Long GRBs are richer and more complex than previously thought. The SN and the accretion explain X-ray precursors. The NS accretion, its collapse and the BH formation produce asymmetries in the SN ejecta, implying a 3D GRB analysis. The newborn BH surrounded by the ejecta and the magnetic field inherited from the NS, are the \emph{inner engine} from which the electron-positron (e⁺e⁻) plasma and the high-energy emission initiate. The e⁺e⁻ impact on the ejecta converts the SN into a hypernova (HN). The plasma dynamics in the ejecta explains the ultrarelativistic prompt emission in the MeV domain and the mildly-relativistic flares of the early afterglow in the X-ray domain. The feedback of the νNS emission on the HN explains the X-ray late afterglow and its power-law regime. All the above is in contrast with GRB models attempting to explain all the GRB phases with the kinetic energy of anultrarelativistic jet, as traditionally proposed in the "collapsar-fireball" model. In addition, BdHNe in their different flavors lead to νNS-NS or νNS-BH binaries. These binaries merge by gravitational wave emission producing short GRBs, establishing a connection between long and short GRBs and their occurrence rates.
Links: https://www.mdpi.com/2218-1997/5/5/110; https://arxiv.org/abs/1905.06050


Seddigheh Tizchang, Rohoollah Mohammadi, She-Sheng Xue, Probing Lorentz violation effects via a laser beam interacting with a high-energy charged lepton beam, published on The European Physical Journal C, March 2019, 79:224.
In this work, the conversion of linear polarization of a laser beam to circular one through its forward scattering by a TeV order charged lepton beam in the presence of Lorentz violation correction is explored. We calculate the ratio of circular polarization to linear one (Faraday Conversion phase ΔΦ_FC) of the laser beam interacting with either electron or the muon beam in the framework of the quantum Boltzmann equation. Regarding the experimentally available sensitivity to the Faraday conversion ΔΦ_FC≃10₋₃−10₋₂, we show that the scattering of a linearly polarized laser beam with energy k0∼0.1 eV and an electron/muon beam with flux ∈^¯_e,μ∼10₁₀/10₁₂ TeV cm₋₂ s₋₁ places an upper bound on the combination of lepton sector Lorentz violation coefficients c_μνcomponents (c_TT+1.4 c_(TZ)+0.25(c_XX+c_YY+2 c_ZZ)). The obtained bound on the combination for the electron beam is at the 4.35×10₋₁₅ level and for the muon beam at the 3.9×10₋₁₃ level. It should be mentioned that the laser and charged lepton beams considered here to reach the experimentally measurable ΔΦ_FC are currently available or will be accessible in the near future. This study provides a valuable supplementary to other theoretical and experimental frameworks for measuring and constraining Lorentz violation coefficients.
Link: https://link.springer.com/article/10.1140%2Fepjc%2Fs10052-019-6716-5