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Bulletin ICRANet
Février/Mars 2023



 


1. Le scientifique chinois Yu Wang nommé Président du Centre international d'astrophysique relativiste (ICRA), 28 Février 2023

Nous avons le plaisir de vous annoncer que le Prof. Yu Wang a été nommé nouveau Président du Centre internationale d’astrophysique relativiste (ICRA), à l’occasion de l’Assemblé ICRA qui a eu lieu le 28 Février 2023.
Dans cette occasion, le Prof. Massimo Della Valle, Président du Comité scientifique d’ICRANet, a prononcé un discours en faveur du Prof. Yu Wang et a donné une présentation scientifique titrée “De la naissance de l’astrophysique relativiste à la découverte et la compréhension des sursauts gamma, à la nouvelle ère de la physique des trous noirs et de ‘intelligence artificielle”. Le texte de ce discours est disponible au lien suivant: www.icranet.org/documents/presentationDellaValle.pdf.
 
ICRA (Centre internationale d’astrophysique relativiste) a été fondée en 1985 par le Prof. Remo Ruffini avec Riccardo Giacconi (prix Nobel de physique en 2002), Abdus Salam (prix Nobel de physique 1979), Paul Boyton (Université de Washington à Seattle), George Coyne (ancien Directeur de l’Observatoire du Vatican), Francis Everitt (Université de Stanford) et Fang Li-Zhi (Université de Sciences et Technologie de Chine). Il est devenue une entité juridique en 1991 par le décret ministériel 22/11/1991 par le Ministère de l’Education, de l’Université et de la Recherche. Les membre d’ICRA sont l’Université de Stanford, l’Université de Sciences et Technologie de Chine, la World Academy of Sciences (TWAS), la Specola Vaticana, le Space Telescope Institute à Baltimore, l’Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP), l’Université de Washington à Seattle, l’Université Campus Bio-Medico de Rome, l’Université d’Insubria et l’Université de Udine. La mission principale d’ICRA est celle de promouvoir les échanges et les développements en astrophysique dans tout le monde.

Suite à sa nomination, le Prof. Wang a fait une présentation à l’Assemblé de sa carrière scientifique ainsi que de ses publications scientifiques, qui est disponible au lien suivant: www.icranet.org/documents/presentationWang.pdf.
 
Le Prof. Yu Wang est né à Suzhou, dans la province de Jiangsu, en 1985. Il a une licence en Physique à la Southeast University, un master en astrophysique au Purple Mountain Observatory, Académie chinoise des sciences et un doctorat à l’Université de Rome La Sapienza. Il est un chercheur en atsrophysique à l’ICRANet depuis 2015 et à l’Observatoire astronomique national d’Italie (INAF) depuis 2019, et il a été nommé Président d’ICRA en 2023.

L’Assemblé d’ICRA s’est felicité avec le Prof. Yu Wang pour sa nomination, encourageant sa recherché sur les trous noirs, les sursauts gamma et promouvant l’application de nouvelles technologies telles que le « deep learning » en astronomie et astrophysique. L’Assemblé souhaitait que le Pro. Wang continuera à élargir les échanges ainsi que les collaborations d’ICRA avec les Universités et les centres de recherche dans tout le monde.

Pour le communiqué de presse sur le site web ICRANet:
http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1032&Itemid=920.
Pour les communiqués de presse sur:
 


2. Séminaire du Prof. Remo Ruffini à l’INAF IAPS, 15 Mars 2023, Rome (Italie)

Le 15 Mars 2023, le Prof. Ruffini, Directeur d’ICRANet, a été invite à donner un séminaire auprès de l’Institut pour l’astrophysique spatiale et la planétologie (IAPS) de l’INAF à Rome (Italie). Ce séminaire s’inscrit dans la série des “Rome Joint Astrophysics Colloquia (Rome JAC)”, co-organisés par le IAPS, l’Observatoire astronomique de Rome et le Département de physique de l’Université de Rome Tor Vergata chaque troisième mercredi du mois.
   
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Fig. 1: le Prof. Ruffini à l’occasion de son séminaire au IAPS INAF le 15 Mars 2023 avec des membres de l’INAF et une partie du group de recherche ICRANet. Fig. 2: de gauche à droite: le Prof. Rahim Moradi (Professeur de la Faculté d’ICRANet), le Prof. Ruffini, le Prof. Enrico Costa (INAF), la Dr Fatemeh Rastegar Nia (chercheur ICRANet), le Prof. Carlo Luciano Bianco (Professeur de la Faculté d’ICRANet), le Prof. Wang Yu (Professeur de la Faculté d’ICRANet) et Shurui Zhang (étudiant en visite à l’ICRANet et USCT – Chine).
 
Dans cette occasion, le Prof. Ruffini a présenté une conférence titrée “New Physics and Astrophysics from GRBs”, chaired by Prof. Enrico Costa; voici l’abstract:

The observations of Ic supernovae (Ic/SNe) occurring after the prompt emission of long gamma-ray bursts (GRBs) are addressed within the binary-driven hypernova (BdHN) model. Here, the GRBs originate from a binary composed of a ∼ 10 M carbon-oxygen (CO) star and a companion neutron star (NS). We assume these same progenitors originate the Ic/SN. The binary evolution depends strongly on the binary period, Pbin. The trigger, given by the CO core collapse, for Pbin of up to a few hours leads to an Ic/SN with a fast-spinning NS (νNS) at its center. For Pbin ∼ 4–5 min, BdHN I occur with 37 energies 1052–1054 erg, a contribution by the black hole (BH) created by the NS companion collapse, originates the Mev/GeV radiations. The ∼ 1 millisecond νNS originates, by synchrotron radiation, the X-ray afterglow. For Pbin∼ 10 min, BdHN II occurs with energies of 1050–1052 erg. For Pbin∼ hours, BdHN III occurs with energies below 1050 erg. The 1–1000 ms νNS, in all BdHNe, originates the X-ray afterglow by synchrotron emission. The SN Ic follows an independent evolution, becoming observable by the nickel decay after the GRB prompt emission. We report 24 Ic/SNe associated with BdHNe, their optical peak luminosity and their time of occurrence are similar and independent of the associated GRBs. We give four examples of BdHNe and their associated hypernovae. We approach, for the first time, new physical processes in BdHNe; we identify seven episodes and their signatures in their spectra.

Dès que disponibles, la vidéo du séminaire sera publiée sur le canal YouTube d’ICRANet au lien suivant: https://www.youtube.com/channel/UCU19scWRGvlIiKBcN1QXCRQ
 


3. Participation d’ICRANet à la "Conférence pour les attachés scientifiques et spatiaux: la diplomatie scientifique pour la croissance de l’Italie" 6-7 Mars 2023, Padoue (Italie)

Le 6 et 7 Mars 2023, le Prof. Ruffini, Directeur d’ICRANet, avec le Prof. Yu Wang, Professeur de la Faculté d’ICRANet, a participé à la “Conférence pour les attachés scientifiques et spatiaux : la diplomatie scientifique pour la croissance de l’Italie”, organisée par le Ministère italien des affaires étrangers et de la coopération internationale (MAECI) auprès de l’Université de Padoue (Italie).
 
Après la cérémonie d’ouverture, la première journée du meeting a vue la participation et l’intervention des éminentes personnalités italiennes, telles que le Ministre italien des Affaires étrangers et de la coopération internationale S.E. Antonio Tajani, le Ministre italien des entreprises et du Made in Italy S.E. Adolfo Urso, le Recteur de l’Université de Padoue Prof. Daniela Mapelli et l’astronaute Luca Parmitano. La première journée s’est terminée avec une table ronde sur le sujet “L’espace: la nouvelle frontière de l’internationalisation”, avec une intervention de Edmondo Cirielli, Sous-ministre italien pour les Affaires étrangers et la participation, entre autres, du Prof. Giorgio Saccoccia, Président de l’ASI ainsi que du Prof. Marco Tavani, Président de l’INAF.

During the second day of the meeting, two roundtables have been held. The first one on the subject “Research as the engine of the competitiveness of the country system” saw the participation of the Italian Minister of University and ResearchH.E. Anna Maria Bernini as well as of the former Italian Minister of Education, University and Research, now President of CNR Dr Maria Chiara Carrozza. The second roundtable was on the subject “The reply of Italian innovation to the new global challenges”.
 
Pendant la deuxième journée du meeting, ont eu lieu 2 tables rondes. A la première sur le sujet “La recherche en tant que moteur de la compétitivité du système pays” on participé le Ministre italien de l’Université et de la Recherche S.E. Anna Maria Bernini ainsi que l’ancien Ministre italien de l’Education, de l’Université et de la Recherche maintenant Président du CNR Dr Maria Chiara Carrozza. La deuxième table ronde adressait le sujet “La réponse de l’innovation italienne aux nouveaux défis mondiaux”.
 
A l’occasion de ce meeting, le Prof. Ruffini et le Prof. Wang ont rencontré le Min. Plen. Shen Jianlei (Ministre Conseiller pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de Chine en Italie), le Dr Francesco Ubertini (Président de Cineca), la Dr Maria Chiara Carrozza (ancien Ministre italien de l’Education, de l’Université et de la Recherche maintenant Président du CNR) et S.E. Min. Anna Maria Bernini (Ministre italien de l’Université et de la Recherche).

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Fig. 3 de gauche à droite: le Min. Plen. Shen Jianlei (Ministre Conseiller pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de Chine en Italie), le Dr Francesco Ubertini (Président de Cineca), la Dr Maria Chiara Carrozza (ancien Ministre italien de l’Education, de l’Université et de la Recherche maintenant Président du CNR), S.E. Min. Anna Maria Bernini (Ministre italien de l’Université et de la Recherche), le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et le Prof. Yu Wang (Professeur de la Faculté d’ICRANet et nouveau Président d’ICRA).
 



4. Nicolas Copernic et Grégoire III, 24 Février 2023

Le 24 Février 2023, le Prof. Costantino Sigismondi, collaborateur d’ICRANet, a organisé un meeting en ligne titré “Nicolas Copernic et Grégoire III” auprès de l’Ateneo Pontificio Regina Apostolorum, Istituto Scienza e Fede à Rome, en collaboration avec l’ICRANet et l’Observatoire astrophysique de Asiago. Le meeting a été aussi transmis via Zoom et YouTube. Les remarques introductives ont été présentés par le Prof. Remo Ruffini, Directeur d’ICRANet, ainsi que par le Prof. Rafael Pascual, Directeur de l’ISF.
 
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Fig. 4: le Prof. Remo Ruffini pendant son discours d’ouverture au meeting “Nicolas Copernic et Grégoire III”, présidé par le Prof. Costantino Sigismondi qui a eu lieu le 24 Février 2023 auprès de l’Ateneo Pontificio Regina Apostolorum, Istituto Scienza e Fede à Rome et en ligne.
 
Les membres du Comité organisateur du meeting étaient Cesare Barbieri (Université de Padoue), Giuseppe Giudice (Université de Naples Federico II), Paolo Ochner (Observatoire astrophysique de Asiago et Université de Padoue), Cosimo Palagiano (Accademia dei Lincei), Rafael Pascual (APRA/ISF), Elena Piccoli (Lycée Antonio Scarpa à Motta di Livenza), Tiziana Pompa (Lycée Galilei à Pescara), Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et Costantino Sigismondi (APRA et ICRANet).
 
Nicolas Copernic est née le 19 Février 1473 à Torun (Pologne) et, avec la publication de “De Revolutionibus Orbium Coelestium” est devenue l’astronome le plus influent de l’histoire moderne. Il y a 50 années, l’Université de Padoue lui avait dédié le télescope le plus grande en Italie (encore aujourd’hui) c'est-à-dore le télescope Cima Ekar.
 
La cosmogonie était en train de changer son système de référence, abandonnant le point de vue géocentrique. L’astronomie était encore fondée sur les observations méridiennes positionnels et topo centriques, et pour 2 siècles supplémentaires continuait de préférer le sténopé au télescope pour l’astrométrie solaire. Une expérimentation effectuée conjointement in Rome et Motta di Livenza sur la mesure angulaire de l’arc de méridien montre comment le sténopé c’est encore valide. L’entrée du soleil dans le signe des Poissons le 18 Février 2023 à h 23:34 est un phénomène géocentrique, qui concerne le système de référence écliptique, qui a l’équinoxe de printemps en tant que zéro et l’orbite appartenant au soleil en tant qu’axe de longitude.
 
Jules César promulguait la réforme du calendrier en 46 a.c., en prenant comme valeur pour l’année tropique 356 jours et 6 heures, sous lesquelles le soleil revient à l’équinoxe de printemps. En 325, l équinoxe de printemps reculait au 21 mars et cette date a été fixée en tant qu’équinoxe ecclésiastique par les pères du Concile de Nicée. Le recul de la date de l’équinoxe continuait au rythme de 3 jours chaque 4 siècles et, à l’époque de Copernic, anticipait de 10 jours. Les astronomes mesuraient les équinoxes et les signes du zodiaque en prévoyant les passages méridiens du soleil par rapport aux étoiles. Ils savaient depuis Hipparque (150 a.c.) que l’équinoxe reculait comparé à la direction que le soleil a sur l’arrière-plan du ciel étoilé. Si le soleil va de l’Aquarium aux Poissons, l’équinoxe va dans le sens inverse mais beaucoup plus lentement, en complétant un tour complet dans 26.000 années et couvrant un signe entier à peu près 2.000 années. Astronomiquement, la date de naissance de Copernic tombait 10 jours plus proche de l’équinoxe de printemps, donc dans le signe des Poissons et dans la constellation de l’Aquarium, la dernière visible seulement dans le cas d’une éclipse totale.
 
La réforme du calendrier a été promulguée le 24 Février 1582 par le Pape Grégoire XIII, puisque l’équinoxe réel se passait le 11 Mars, au lieu du 21 Mars selon les prescriptions du Concile de Nicée du 325 a.c. sur le calcul de la date de Pâques. La réforme grégorienne a résolu le problème de la date réel de l’équinoxe, connu par toutes les personnes érudites (par exemple, Dante Alighieri). Adoptée le 24 Février 1582 auprès de la Villa Mondragone à Frascati avec la “Bolla Inter Gravissimas”, la précession continuait mais la date de l’équinoxe de printemps (de Ver = printemps en Latin) restait fixée au 21 Mars, selon la tradition de Nicée pour le calcul de la date de Pâques. Donc, la précession continuait à changer les constellations sur lesquelles le soleil est projeté dans une date fixe : il y a 4.000 années il aurait dû être sue l’arrière-plan des Poissons, il y a 2.000 années reculait dans la constellation de l’Aquarium, et dans quelques siècles il sera dans le Capricorne, mais les signes zodiacales restent ceux de la tradition Grec – babylonienne à laquelle Ptolémée voulait se conformer. C’est simplement un changement dans le système de référence, comme pour la boussole qui, quand se tourne à Nord - Est c’est Grecale, tandis que de Rome au Nord – Est on ne va pas en Grèce: la référence d’origine était Malte.
 
Dans ce meeting, le Prof. Sigismondi a présenté comment peut être vue l’effectivité de la réforme en mesurant l’entrée du Soleil dans les Poissons cette année 2023 en utilisant les lignes méridiennes historiques de Saint Pierre au Vatican (1586-1817) et de Santa Maria degli Angeli (1702), en utilisant aussi le passage méridien de Sirius, comme déjà fait par les Egyptiens il y a plus de 4.000 ans. Avec le dernier instrument, a été aussi prise la mesure angulaire de l’arc de méridien de Rome à Motta di Livenza, en repentant le test de Eratosthène avec les corrections Cassini pour la réfraction de l’atmosphère, en obtenant la circonférence de la Terre entre l’1% et montrant pourquoi le géant sténopé des lignes méridiennes ont été préférées pour l’astrométrie solaire  pour plus de 2 siècles après l’invention du télescope.
 
Plusieurs exposés ont été présentés pendant le meeting, c’est-à-dire sur la “Conférence copernicienne à Santa Maria Degli Angeli le 18 Février 2023”, sur “L’entrée dans les Poissons au cadran solaire dans la place de Sain Pierre le 18 Février 2023”, sur le “Transit de Sirius au cadran solaire dans la place de Sain Pierre le 18 Février 2023”, sur le “Passage du soleil à la ligne méridienne clémentine le dimanche 19 Février 2023”, sur la “Bolla Inter Gravissimas traduite en Italien”, sur “L’astronome Copernic par Jan Matejko (1873)” et sur “l’algorithme lunaire du calendrier grégorien”. Le Prof. Sigismondi a aussi illustré les données de position de l’image solaire sur la méridienne clémentine le 18 – 19 Février 2023 et l’interpolation linéaire pour l’entrée dans les Poissons.
 
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Fig. 5: le soleil projeté sur la marqueterie de marbre des Poissons de Francesco Tedeschi in Santa Maria degli Angeli à Rome le 18 Février 2023. Le centre de ce panneau est à 5198 mm de la référence 160. Fig. 6: Sirius à la gauche de l’obélisque Vatican le 18 Février 2023 à h 20:57:15, observé du méridien.
 
Pour plus de renseignements, compris les vidéos, le fondement scientifique aisni que le matériel du podcast: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1487



5. Annonce du 18ème Symposium italo-coréen (IK18), 19 – 23 Juin 2023, Pescara (Italie)
 
 
Nous avons le plaisir d’annoncer le 18ème Symposium italo – coréen en astrophysique relativiste, qui aura lieu du 19 au 23 Juin 2023 en personne auprès du centre ICRANet à Pescara (Italie) et en ligne. Le meeting a été organisée ensemble par la Kunsan National University, CQUeST et la Sogang University (du côté coréen) et, du côté italien, par ICRANet. Membres du Comité italien de l’IK18 sont Remo Ruffini (Director of ICRANet, ICRA), Carlo Luciano Bianco (ICRA, ICRANet), Massimo Della Valle (Observatoire astronomique de Capodimonte, INAF, ICRANet), Luca Izzo (Observatoire astronomique de Capodimonte, INAF), Paolo Giommi (ASI), Roy Patrick Kerr (ICRANet), Liang Li (ICRANet), Rahim Moradi (ICRANet), Jorge A. Rueda H. (ICRANet, Université de Ferrara), Narek Sahakyan (Directeur du centre ICRANet en Arménie), Gregory Vereshchagin (ICRANet), Yu Wang (ICRANet) et Shesheng Xue (ICRANet). Members du Comité coréen de l’IK18 sont Stefano Scopel (CQUeST, Sogang University), Bum-Hoon Lee (CQUeST, Sogang University), Wontae Kim (CQUeST, Sogang University), Jeong-Hyuck Park (CQUeST, Sogang University), Wonwoo Lee (CQUeST, Sogang University), Sang Pyo Kim (Kunsan National University), Bogeun Gwak (Dongguk University), Imtak Jeon (APCTP), Hyungwon Lee (Inje University), Changhwan Lee (Pusan National University) et Hyeong Chan Kim (Korea National university of Transportation).

Les Symposiums italo-coréens en astrophysique relativiste sont une série de meetings qui ont lieu chaque 2 années, organisés alternativement en Italie et en Corée du Sud depuis 1987, avec le support de la Korea Science and Engineering Foundation (KOSEF), du Conseil National des Recherches (CNR), d’ICRANet et des instituts d’accueil. L’objectif principal de ces symposiums est celui d’accélérer les échelages scientifiques entre les scientifiques italiens et coréens, en particulier les chercheurs les plus jeunes.

En plus des sujets d’astrophysique relativiste qui sont traditionnellement abordés pendent les meetings IK (par exemple les sursauts gamma et les étoiles compactes, les rayons cosmiques à haute énergie, l’énergie et la matière sombre, la relativité générale, les trous noirs et la nouvelle physique concernant la cosmologie), une attention particulière sera accordée, pendant le meeting IK18, au procédé d'extraction d’énergie d’un trous noir de Kerr par la fission de particules massives (Penrose process), par des processus électrodynamiques classiques ainsi que par des processus quantiques. Dans tous les cas, le rôle de la masse irréductible sera mis en évidence par la caractérisation de l’efficience des émission de procédés. Les exemples des noyaux galactiques actifs et des sursauts gamma seront aussi illustrés.

Le programme scientifique de la conférence est en préparation et plus des détails seront publiés sur sa page web: https://indico.icranet.org/event/7/ .



6. 3ème annonce du 5ème Zeldovich meeting, 12-17 Juin 2023, Erevan (Arménie)

Nous sommes très heureux d'informer que la liste des orateurs invités confirmés pour le 5ème Zeldovich meeting, qui aura lieu du 12 au 17 Juin 2023 à Erevan (Arménie), inclut maintenant:
  • “Fermionic dark matter: theory & phenomenology” par Carlos Raúl Argüelles, Universidad Nacional de La Plata, Argentine;
  • “Hubble Tension challenge in the modern cosmology: possible solutions” par Gennady Bisnovatyi-Kogan, Space Research Institute (IKI), Russie;
  • “Pair-balance model for relativistic shocks and its application to astrophysical sources” par Evgeny Derishev, Institute of Applied Physics, Russie;
  • “Quantum sensing – the key technology for further gravitational experiments in space” par Hansjoerg Dittus, Université de Brème, Allemagne;
  • “Neutrino Telescope Baikal-GVD: Status and Nearest Future” par Zhan-Arys Dzhilkibaev, Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, Russie;
  • “SRG/eROSITA all-sky survey: from solar flares and neutrino sources to cosmology” par Marat Gilfanov, Max-Planck Institute for Astrophysics, Allemagne et IKI, Russie;
  • “Neutron Stars as Strong Field QED Laboratory” par Sang Pyo Kim, Kunsan National University, Corée du Sud;
  • “New quantum technologies and gravity” par Claus Laemmerzahl, Université de Brème, Allemagne;
  • “Discoveries from FAST” par Di Li, National Astronomical Observatories of China, Chine;
  • “Black hole induced star formation in the early universe” par Felix Mirabel, CEA Saclay, France;
  • “Selected Studies of Cosmic and Gamma Rays with the MAGIC telescopes” par Razmik Mirzoyan, Max-Planck-Institute for Physics, Allemagne;
  • “Influence of a plasma on the shadow of black holes” par Volker Perlick, ZARM, Université de Brème, Allemagne;
  • “An electrodynamic process to extract the rotational energy of a Kerr black hole” par Jorge Armando Rueda Hernandez, ICRANet, Italie;
  • “The Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) results from the first 1.5 years of observation” par Paolo Soffitta, IAPS, INAF, Rome, Italie;
  • “New developments in the inflationary scenario” par Alexei Starobinsky, Landau Institute for Theoretical Physics, Russie;
  • “The spectral signatures of BHs versus NSs” par Lev Titarchuk, Université de Ferrara, Italie et Astro Space Center, Lebedev Physical Institute, Russie;
  • “Highlights of the Insight-HXMT X-ray Astronomy Satellite” par Shuang-Nan Zhang, Institute of High Energy Physics, Chine
L’inscription hâtive est de 300 euro (100 euro pour les étudiants) et se termine le 1 Mai 2023. A partir de cette date, les frais d’inscription seront de 400 euro (150 euro pour les étudiants).
 


7. Visites scientifiques auprès d’ICRANet

• Antonio Enea Romano (Universidad de Antioquia UDEA), 2 – 6 Février 2023
• Narek Sahakyan (Director of ICRANet Armenia), 6 – 12 Février 2023
• Soroush Shakeri (Isfahan University of Technology), 28 Mars 2023 – en cours
 
Pendant leur visite, ils ont eu l'opportunité de discuter de leur travaux de recherché et d'avoir des intéressants échanges d'opinion avec les autres chercheurs ICRANet de toutes les parties du monde.



8. Publications recentes

Liang Li, Yu Wang, Felix Ryde, Asaf Pe'er, Bing Zhang, Sylvain Guiriec, Alberto J. Castro-Tirado, D. Alexander Kann, Magnus Axelsson, Kim Page, A Cosmological Fireball with 16% Gamma-Ray Radiative Efficiency, published in The Astrophysical Journal Letters, Volume 944, Number 2 on February 23, 2023.

Gamma-ray bursts (GRBs) are the most powerful explosions in the universe. How efficiently the jet converts its energy to radiation is a long-standing problem, which is poorly constrained. The standard model invokes a relativistic fireball with a bright photosphere emission component. A definitive diagnosis of GRB radiation components and the measurement of GRB radiative efficiency require prompt emission and afterglow data, with high resolution and wide band coverage in time and energy. Here, we present a comprehensive temporal and spectral analysis of the TeV-emitting bright GRB 190114C. Its fluence is one of the highest for all the GRBs that have been detected so far, which allows us to perform a high-resolution study of the prompt emission spectral properties and their temporal evolutions, down to a timescale of about 0.1 s. We observe that each of the initial pulses has a thermal component contributing ∼20% of the total energy and that the corresponding temperature and inferred Lorentz factor of the photosphere evolve following broken power-law shapes. From the observation of the nonthermal spectra and the light curve, the onset of the afterglow corresponding to the deceleration of the fireball is considered to start at ∼6 s. By incorporating the thermal and nonthermal observations, as well as the photosphere and synchrotron radiative mechanisms, we can directly derive the fireball energy budget with little dependence on hypothetical parameters, measuring a ∼16% radiative efficiency for this GRB. With the fireball energy budget derived, the afterglow microphysics parameters can also be constrained directly from the data.

Liang Li, J. A. Rueda, R. Moradi, Y. Wang, S. S. Xue, and R. Ruffini, Self-similarities and Power Laws in the Time-resolved Spectra of GRB 190114C, GRB 130427A, GRB 160509A, and GRB 160625B, published in The Astrophysical Journal, Volume 945, Number 1 on March 1, 2023.

Binary-driven hypernova (BdHN) models have been adopted to explain the observed properties of long gamma-ray bursts (GRBs). Here, we perform a comprehensive data analysis (temporal and spectral analysis, GeV emission, and afterglow) on GRB 130427A, GRB 160509A, and GRB 160625B. We identify three specific episodes characterized by different observational signatures and show that these episodes can be explained and predicted to occur within the framework of the BdHNe I model, as first observed in GRB 190114C and reported in an accompanying paper. Episode 1 includes the “SN-rise” with the characteristic cutoff power-law spectrum; Episode 2 is initiated by the moment of formation of the black hole, coincident with the onset of the GeV emission and the ultrarelativistic prompt emission phase, and is characterized by a cutoff power law and blackbody spectra; Episode 3 is the “cavity,” with its characteristic featureless spectrum.
 

Liang Li, Revisiting the Spectral-Energy Correlations of GRBs with Fermi Data I: Model-wise Properties, accepted for publication in The Astrophysical Journal Supplement Series.

Gamma-ray bursts (GRBs) exhibit a diversity of spectra. Several spectral models (e.g., Band, cutoff power-law, and blackbody) and their hybrid versions (e.g., Band+blackbody) have been widely used to fit the observed GRB spectra. Here, we attempt to collect all the bursts detected by Fermi-GBM with known redshifts from July 2008 to May 2022, motivated to (i) provide a parameter catalog independent from the official Fermi/GBM team and (ii) achieve a “clean” model-based GRB spectral- energy correlation analysis. A nearly complete GRB sample was created, containing 153 such bursts (136 long gamma-ray bursts and 17 short gamma-ray bursts). Using the sample and by performing detailed spectral analysis and model comparisons, we investigate two GRB spectral-energy correlations: the cosmological rest-frame peak energy (Ep,z) of the νFνprompt emission spectrum correlated with (i) the isotropic-bolometric-equivalent emission energy Eϓ,iso (the Amati relation), and (ii) the isotropic- bolometric-equivalent peak luminosity Lp,iso (the Yonetoku relation). From a linear regression analysis, a tight correlation between Ep,z and Eϓ,iso (and Lϓ,iso) is found for both the Band-like and CPL-like bursts. More interestingly, the CPL-like bursts do not fall on the Band-like burst Amati and Yonetoku correlations, suggesting distinct radiation processes, and pointing towards the fact that these spectral-energy correlations are tightly reliant on the model-wise properties.
 
 
Sahakyan, N., Harutyunyan, G., Israyelyan, D., Origin of multiwavelength emission from flaring high redshift blazar PKS 0537-286, published on Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 521, Issue 1, May 2023 on February 20, 2023.
 
The high redshift blazars powered by supermassive black holes with masses exceeding 109 M have the highest jet power and luminosity and are important probes to test the physics of relativistic jets at the early epochs of the Universe. We present a multifrequency spectral and temporal study of high redshift blazar PKS 0537−286 by analyzing data from Fermi-LAT, NuSTAR Swift XRT, and UVOT. Although the time averaged γ-ray spectrum of the source is relatively soft (indicating the high-energy emission peak is below the GeV range), several prominent flares were observed when the spectrum hardened and the luminosity increased above 1049 erg s−1. The X-ray emission of the source varies in different observations and is characterized by a hard spectrum ≤1.38 with a luminosity of >1047 erg s−1. The broad-band spectral energy distribution in the quiescent and flaring periods was modelled within a one-zone leptonic scenario assuming different locations of the emission region and considering both internal (synchrotron radiation) and external (from the disc, broad-line region, and dusty torus) photon fields for the inverse Compton scattering. The modeling shows that the most optimistic scenario, from the energy requirement point of view, is when the jet energy dissipation occurs within the broad-line region. The comparison of the model parameters obtained for the quiescent and flaring periods suggests that the flaring activities are most likely caused by the hardening of the emitting electron spectral index and shifting of the cut-off energy to higher values.
 
 
 
MAGIC Collaboration, MAGIC observations provide compelling evidence of hadronic multi-TeV emission from the putative PeVatron SNR G106.3+2.7, published in Astronomy & Astrophysics, Volume 671, March 2023 on February 28, 2023.

Context. Certain types of supernova remnants (SNRs) in our Galaxy are assumed to be PeVatrons, capable of accelerating cosmic rays (CRs) to ~ PeV energies. However, conclusive observational evidence for this has not yet been found. The SNR G106.3+2.7, detected at 1–100 TeV energies by different γ-ray facilities, is one of the most promising PeVatron candidates. This SNR has a cometary shape, which can be divided into a head and a tail region with different physical conditions. However, in which region the 100 TeV emission is produced has not yet been identified because of the limited position accuracy and/or angular resolution of existing observational data. Additionally, it remains unclear as to whether the origin of the γ-ray emission is leptonic or hadronic.

Aims. With the better angular resolution provided by new MAGIC data compared to earlier γ-ray datasets, we aim to reveal the acceleration site of PeV particles and the emission mechanism by resolving the SNR G106.3+2.7 with 0.1° resolution at TeV energies.
Methods. We observed the SNR G106.3+2.7 using the MAGIC telescopes for 121.7 h in total – after quality cuts – between May 2017 and August 2019. The analysis energy threshold is ~0.2 TeV, and the angular resolution is 0.07−0.1°. We examined the γ-ray spectra of different parts of the emission, whilst benefitting from the unprecedented statistics and angular resolution at these energies provided by our new data. We also used measurements at other wavelengths such as radio, X-rays, GeV γ-rays, and 10 TeV γ-rays to model the emission mechanism precisely.

Results. We detect extended γ-ray emission spatially coincident with the radio continuum emission at the head and tail of SNR G106.3+2.7. The fact that we detect a significant γ-ray emission with energies above 6.0 TeV from only the tail region suggests that the emissions above 10 TeV detected with air shower experiments (Milagro, HAWC, Tibet ASγ and LHAASO) are emitted only from the SNR tail. Under this assumption, the multi-wavelength spectrum of the head region can be explained with either hadronic or leptonic models, while the leptonic model for the tail region is in contradiction with the emission above 10 TeV and X-rays. In contrast, the hadronic model could reproduce the observed spectrum at the tail by assuming a proton spectrum with a cutoff energy of ~1 PeV for that region. Such high-energy emission in this middle-aged SNR (4−10 kyr) can be explained by considering a scenario where protons escaping from the SNR in the past interact with surrounding dense gases at present.

Conclusions. The γ-ray emission region detected with the MAGIC telescopes in the SNR G106.3+2.7 is extended and spatially coincident with the radio continuum morphology. The multi-wavelength spectrum of the emission from the tail region suggests proton acceleration up to ~PeV, while the emission mechanism of the head region could either be hadronic or leptonic.

Link: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202244931


S. Campion, J. D. Uribe-Suárez, J. D. Melon Fuksman, J. A. Rueda, MeV, GeV and TeV Neutrinos from Binary-Driven Hypernovae, published in Symmetry, 15, 412 on February 3, 2023.

We analyze neutrino emission channels in energetic (≳1052 erg) long gamma-ray bursts within the binary-driven hypernova model. The binary-driven hypernova progenitor is a binary system composed of a carbon-oxygen star and a neutron star (NS) companion. The gravitational collapse leads to a type Ic supernova (SN) explosion and triggers an accretion process onto the NS. For orbital periods of a few minutes, the NS reaches the critical mass and forms a black hole (BH). Two physical situations produce MeV neutrinos. First, during the accretion, the NS surface emits neutrino–antineutrino pairs by thermal production. We calculate the properties of such a neutrino emission, including flavor evolution. Second, if the angular momentum of the SN ejecta is high enough, an accretion disk might form around the BH. The disk’s high density and temperature are ideal for MeV-neutrino production. We estimate the flavor evolution of electron and non-electron neutrinos and find that neutrino oscillation inside the disk leads to flavor equipartition. This effect reduces (compared to assuming frozen flavor content) the energy deposition rate of neutrino–antineutrino annihilation into electron–positron (e+e) pairs in the BH vicinity. We then analyze the production of GeV-TeV neutrinos around the newborn black hole. The magnetic field surrounding the BH interacts with the BH gravitomagnetic field producing an electric field that leads to spontaneous e+e pairs by vacuum breakdown. The e+e plasma self-accelerates due to its internal pressure and engulfs protons during the expansion. The hadronic interaction of the protons in the expanding plasma with the ambient protons leads to neutrino emission via the decay chain of π-meson and μ-lepton, around and far from the black hole, along different directions. These neutrinos have energies in the GeV-TeV regime, and we calculate their spectrum and luminosity. We also outline the detection probability by some current and future neutrino detectors.

Link: https://doi.org/10.3390/sym15020412


Wang, Yu, Becerra, L. M., Fryer, C. L., Rueda, J. A., Ruffini, R., GRB 171205A: Hypernova and Newborn Neutron Star, published in The Astrophysical Journal, Volume 945, Issue 2 on March 9, 2023.

GRB 171205A is a low-luminosity, long-duration gamma-ray burst (GRB) associated with SN 2017iuk, a broad-line type Ic supernova (SN). It is consistent with having been formed in the core collapse of a widely separated binary, which we have called the binary-driven hypernova of type III. The core collapse of the CO star forms a newborn NS (νNS) and the SN explosion. Fallback accretion transfers mass and angular momentum to the νNS, here assumed to be born non-rotating. The accretion energy injected into the expanding stellar layers powers the prompt emission. The multiwavelength power-law afterglow is explained by the synchrotron radiation of electrons in the SN ejecta, powered by energy injected by the spinning νNS. We calculate the amount of mass and angular momentum gained by the νNS, as well as the νNS rotational evolution. The νNS spins up to a period of 47 ms, then releases its rotational energy powering the synchrotron emission of the afterglow. The paucity of the νNS spin explains the low-luminosity characteristic and that the optical emission of the SN from the nickel radioactive decay outshines the optical emission from the synchrotron radiation. From the νNS evolution, we infer that the SN explosion had to occur at most 7.36 h before the GRB trigger. Therefore, for the first time, the analysis of the GRB data leads to the time of occurrence of the CO core collapse leading to the SN explosion and the electromagnetic emission of the GRB event.
 
 
Krut, A., Argüelles, C. R., Chavanis, P. -H., Rueda, J. A., Ruffini, R., Galaxy Rotation Curves and Universal Scaling Relations: Comparison between Phenomenological and Fermionic Dark Matter Profiles, published in The Astrophysical Journal, Volume 945, Issue 1, on March 1, 2023.

Galaxies show different halo scaling relations such as the radial acceleration relation, the mass discrepancy acceleration relation (MDAR), or the dark matter (DM) surface density relation. At difference with traditional studies using phenomenological ΛCDM halos, we analyze the above relations assuming that DM halos are formed through a maximum entropy principle (MEP) in which the fermionic (quantum) nature of the DM particles is dully accounted for. For the first time, a competitive DM model based on first physical principles, such as (quantum) statistical-mechanics and thermodynamics, is tested against a large data set of galactic observables. In particular, we compare the fermionic DM model with empirical DM profiles: the Navarro–Frenk–White (NFW) model, a generalized NFW model accounting for baryonic feedback, the Einasto model, and the Burkert model. For this task, we use a large sample of 120 galaxies taken from the Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves data set, from which we infer the DM content to compare with the models. We find that the radial acceleration relation and MDAR are well explained by all the models with comparable accuracy, while the fits to the individual rotation curves, in contrast, show that cored DM halos are statistically preferred with respect to the cuspy NFW profile. However, very different physical principles justify the flat inner-halo slope in the most-favored DM profiles: while generalized NFW or Einasto models rely on complex baryonic feedback processes, the MEP scenario involves a quasi-thermodynamic equilibrium of the DM particles.

Link: https://doi.org/10.3847/1538-4357/acb8bd


H. Barzegar, M. Bigdeli, G. H. Bordbar, and B. Eslam Panah, Stable three-dimensional (un)charged AdS gravastars in gravity’s rainbow, published in European Physical Journal C 83, 151 on February 16, 2023.

In this work, we study the three-dimensional AdS gravitational vacuum stars (gravastars) in the context of gravity’s rainbow theory. Then we extend it by adding the Maxwell electromagnetic field. We compute the physical features of gravastars, such as proper length, energy, entropy, and junction conditions. Our results show that the physical parameters for charged and uncharged states depend significantly on rainbow functions. Besides from charged state, they also depend on the electric field. Finally, we explore the stability of thin shell of three-dimensional (un)charged AdS gravastars in gravity’s rainbow. We show that the structure of thin shell of these gravastars may be stable and is independent of the type of matter.

Link: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-11295-3


B. Eslam Panah and M. E. Rodrigues, Topological phantom AdS black holes in F(R) gravity,accepted for publication in European Physical Journal C (March 2023).

In this paper, we obtain exact phantom (A)dS black hole solutions in the context of F(R) gravity with topological spacetime in four dimensions. Then, we study the effects of different parameters on the event horizon. In the following, we calculate the conserved and thermodynamic quantities of the system and check the first law of thermodynamics for these kinds of black holes. Next, we evaluate the local stability of the topological phantom (A)dS black holes in F(R) gravity by studying the heat capacity and the geometrothemodynamic, where we show that the two approaches agree. We extend our study and investigate global stability by employing the Gibbs potential and the Helmholtz free energy. In addition, the effects of different parameters on local and global stabilities will be highlighted.
 
 

 
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