| Newsletter French April/May 2023 |
|
|
ICRANet Newsletter
2014 -
2015 -
2016
2017 - 2018 - 2019 2020 - 2021 - 2022 2023 February/March - April/May - June/July/August - September/October
ICRANet Newsletter
April/May 2023
Résumé
1. Scientific highlights: communiqué de presse ICRA – ICRANet “Supermassive black holes formation from fermionic dark matter core collapse” 2. visite du Prof. Ruffini aux Etats-Unis, 18-23 Mai 2023 3. ICRANet GCN 33723, 4 Mai 2023 4. Participation d’ICRANet à la “Conférence internationale Abdildin Readings. Problèmes actuels de la physique moderne”, 12 – 15 Avril 2023 Almaty (Kazakhstan) 5. Participation d’ICRANet à la “Deuxième conférence internationale de l’Institut national de Physique (NIP)”, 28-29 Avril 2023, Tirana (Albanie) 6. Mesurer le Soleil avec la Lune: l'éclipse solaire totale annulaire de 1567 jusqu’à aujourd'hui. Journées gerbertiennes du 20 Avril au 17 Mai 2023, meetings en ligne 7. Visites scientifiques auprès d’ICRANet 8.Publications récentes
1. Scientific highlights:comunicato stampa ICRA-ICRANet - Supermassive black holes formation from fermionic dark matter core collapse
Fundamental questions about the origin and growth of supermassive black holes in the earliest stages of the Universe's life, up to about 800 million years after the Big Bang, challenge the scientific community. An international team of ICRANet, in collaboration with researchers from the University of La Plata (Argentina), Universidad Santiago de Cali (Colombia), and Al-Farabi Kazakh University (Kazakhstan), has made a crucial contribution by proposing a new mechanism that explains how these supermassive giants arise and grow so much, so quickly. The novelty was published on May 31, 2023, by the prestigious journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: https://doi.org/10.1093/mnras/stad1380.
The observations from the central regions of active galaxies, those that are larger and more massive than the Milky Way and have very intense radiation, suggest supermassive black holes are responsible for generating the emission of energy through jets of matter shooting out from the center of these galaxies. However, contrary to the case of black holes of stellar origin that are formed from the death of a star with a mass similar to that of the Sun, there is still a strong debate about what are the origin and main channel of formation of the progenitors (or seeds) of these supermassive giants formed in the early universe.
In the article, the team proposes a new formation mechanism to form supermassive black holes in the early universe, completely different from existing models associated with the gravitational collapse of primordial gas or hypothetical massive stars. The new model shows supermassive black holes originate from the gravitational collapse of dense nuclei of dark matter that arise in the center of the galactic halos at the time of their formation, according to the model of fermionic dark matter halos proposed by the same experts in previous researches. The relevance of this new result is both observational and theoretical. With respect to observations, it is shown that these seeds or progenitors of black holes formed from dark matter would be born with masses of millions to hundreds of millions of times the mass of the Sun and then, once formed, grow by accretion (or incorporation) of conventional matter up to the values inferred by the observations made by large telescopes. In Fig. 1 it is shown the evolution of black hole mass for different seeds (right pannel) in the novel formation channel, and for a range of fermionic dark matter particles or darkino masses. As clearly shown in the figure, the black hole seeds formed from the gravitational collapse of the dense dark matter cores, can grow up to 109-1010 M⊙ in a fraction of the first Gyr of life of the Universe. In the left panel of Fig. 1 we show the evolution of normalized black hole spin for different efficiencies β.
From the theoretical viewpoint, a new solution to Einstein's General Relativity equations was found for the first time, leading to a distribution of dark matter whose nucleus is on the verge of gravitational collapse towards a massive black hole. This solution implies that the same dark matter that forms the dense nucleus is surrounded by a more diluted halo that explains the galactic rotation curves, all in a realistic and unified picture.
For more details: On the growth of supermassive black holes formed from the gravitational collapse of fermionic dark matter cores, C. R. Argüelles, K. Boshkayev, A. Krut, G. Nurbakhyt, J. A. Rueda, R. Ruffini, R., J. D. Uribe-Suarez, R. Yunis, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 523, Issue 2, August 2023, Pages 2209–2218.
Lien au site du journal: https://doi.org/10.1093/mnras/stad1380
Lien à ArXiv:https://arxiv.org/abs/2305.02430 Lien au communiqué de presse ICRA-ICRANet:http://icranet.org/communication/31052023/eng.pdf Lien au communiqué de presse su le site web CONICET-Argentina: https://laplata.conicet.gov.ar/proponen-una-posible-explicacion-a-como-se-formaron-los-agujeros-negros-supermasivos-en-el-universo-temprano/ Autres communiqués de presse et informations de contact: Tweets par le Journal de la Royal Astronomical Society (RAS) https://twitter.com/RAS_Journals/status/1664678764356435969 Contact Prof. Carlos R. Argüelles (UNLP, CONICET and ICRANet) E-mail: carguelles@fcaglp.unlp.edu.ar Prof. Remo Ruffini (Director, ICRANet) Téléphone(+39) 085 2305 4201, mobile: (+39) 339 475 2566 E-mail: ruffini@icra.it
2. Visite du Prof. Ruffini aux Etats-Unis, 18-23 Mai 2023
Du 18 au 23 Mai 2023, le Prof. Remo Ruffini, Directeur d’ICRANet, a visité les Etats-Unis. En particulier, jusqu’à Samedi 20 Mai, il a visité l’Université de Princeton ainsi que l’Institute for Advanced Study (IAS) à Princeton, puisque il a été invité à participer à la “Journée des fondateurs de l’IAS”.
Depuis sa fondation, le IAS a été toujours un incubateur et un accélérateur d'idées et d'études novatrices. Chaque année, l'Institut organise un événement en l'honneur de Louis Bamberger et Caroline Bamberger Fuld, les frères philanthropes qui ont fondé et doté l'IAS le 20 Mai 1930, en lui assurant ainsi une indépendance durable et essentielle. L'événement annuel, organisé cette année le 19 Mai, visait à célébrer leur vision ainsi que celle du corps enseignant, du conseil d'administration, des membres et du personnel qui, ensemble, veillent à ce que le travail de l'Institut soit si vital aujourd'hui qu'il l'a toujours été. Au cours de cette festivité, les participants ont été invités à découvrir les expositions consacrées à l'histoire de l'Institut, les bibliothèques et les archives de l'IAS. Les archivistes ont également offert aux chercheurs la possibilité de voir et de signer leur nom dans le Registre de l'IAS, un registre autographié des professeurs et des membres qui est conservé depuis la création de l'Institut. Parmi les premiers signataires figurent Einstein et de nombreux autres noms célèbres, tels que John von Neumann, Kurt Gödel et Anna Stafford. Le nom du professeur Ruffini figure également dans ce registre de l'IAS.
Pour plus d'informations sur le programme du meeting: https://www.ias.edu/founders-day-2023 .
Pour un enregistrement de l'événement (le Prof. Ruffini est visible à la minute 1:00):https://www.youtube.com/watch?v=focxomx7t3w&t=1s . Peu après cette réunion à Princeton, le Prof.Ruffini s'est rendue à San Francisco afin de visiter l'Université de Stanford et, en particulier, le Hansen Experimental Physics Laboratory (HEPL). Pendant cette visite, il a rencontré le Prof. Kent Irwin (Directeur du HEPL), le Prof. Giorgio Gratta, Risa Wechsler (Directrice du Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology - KIPAC) et le Prof. Francis Everitt (Professeur émérite à l'Université de Stanford, représentant de l'Université de Stanford à l'Assemblée de l'ICRA et Président du Comité de direction de l'ICRANet). A cette occasion, le Professeur Yu Wang, Président de l'ICRA et Professeur de la Faculté ICRANet, s'est connecté avec tous les autres via GoToMeeting le lundi 22 Mai, afin de présenter les résultats scientifiques récents et les recherches en cours de l'ICRA et de l'ICRANet. Cette réunion a également été l'occasion de renforcer les recherches conjointes en cours sur la mission Gravity Probe B ainsi que les récents développements astrophysiques et les collaborations avec le Prof. Peter Michelson, responsable du programme FERMI.
3. ICRANet GCN 33723, 4 Maggio, 2023
TITLE: GCN CIRCULAR
NUMBER: 33723 SUBJECT: GRB 230430A: A short GRB from a neutron star merger DATE: 23/05/04 08:30:05 GMT FROM: Remo Ruffini at ICRA <ruffini@icra.it> R. Ruffini, Y. Aimuratov, L. Becerra, C.L. Bianco, C. Cherubini, S. Filippi, M. Karlica, Liang Li, R. Moradi, F. Rastegar Nia, J.A. Rueda, N. Sahakyan, Y. Wang, S.S. Xue, on behalf of the ICRANet team, report: GRB 230430A appears to have strong similarities with GRB 090510 originating from merging binary neutron stars (Ruffini et al., 2016). Also in this case no supernova is expected. Attention should be given to the determination of the temporal slope of the late X-ray luminosity which for long GRBs coincide with the common value of the power-law index -1.48+/-0.32 of the afterglow, and for short GRBs appears to have a different power law, to be confirmed (see Fig. 7 in Ruffini et al., 2016). The GeV luminosity for long GRBs has a temporal power-law index -1.19+/-0.04 and for short GRBs it has a temporal power-law index -1.29+/-0.06 (Ruffini et al., 2021). Confirmation of the values of both slopes in GRB 230430A is highly recommended to differentiate short GRBs from long GRBs. We encourage monitoring for the possible appearance of a kilonova signal. References: Ruffini, R.; Muccino, M.; Aimuratov, Y.; et al.; ApJ, 831 (2016) 178. Ruffini, R.; Moradi, R.; Rueda, J.A; et al.; MNRAS, 504 (2021) 5301.
4. Participation d’ICRANet à la “Conférence internationale Abdildin Readings. Problèmes actuels de la physique moderne”, 12 – 15 Avril 2023 Almaty (Kazakhstan)
Du 12 au 15 Avril 2023, le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et Shurui Zhang (chercheur invité ICRANet de l’USTC – Chine) ont été invitées à présenter de conférences à l’occasion de la “Conférence internationale Abdildin Readings. Problèmes actuels de la physique moderne”, qui a eu lieu auprès de la Al Farabi Kazakh National University à Almaty (Kazakhstan) et en ligne.
La première réunion de cette série a été organisée en 2013 à l'occasion du 75ème anniversaire de l'Académicien Meirkhan Abdildin, et cette année, donc, la conférence a été organisée à l'occasion de son 85ème anniversaire. Les thèmes principaux de la conférence couvraient les principaux domaines de la physique moderne, y compris la physique théorique, la physique nucléaire et des particules, l'astrophysique et la cosmologie, la physique des rayons cosmiques, la physique des plasmas, la physique de la matière condensée, la physique thermique, la biophysique, la physique médicale, les problèmes méthodiques et philosophiques de la physique. Le principal objectif de la conférence était de promouvoir la coopération entre l'Asie centrale et les principaux pays partenaires de la région, ainsi que de coordonner les études de haut niveau sur les sujets d’actualité de la physique au niveau international et d'encourager une collaboration fructueuse entre les chercheurs actifs et les représentants doués de la nouvelle génération. Le mercredi 12 Avril, le Prof. Ruffini a présenté une conférence titrée “New Physics and Astrophysics from GRBs”; voici ci-dessous le résumé: 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 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 1050–1052erg. 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. Le même jour, Shurui Zhang a présenté une conférence titrée “The transformation of the rotational energy of a Kerr BH”. Pour le site web du meeting:http://kazps.kz/index.php?page=conferences/AR
5. Participation d’ICRANet à la “Deuxième conférence internationale de l’Institut national de Physique (NIP)”, 28-29 Avril 2023, Tirana (Albanie)
Le 28 et le 29 Avril 2023, le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et Shurui Zhang (chercheur invité ICRANet de l’USTC – Chine) ont été invitées à présenter de conférences à l’occasion de la “Deuxième conférence internationale de l’Institut national de Physique (NIP)”, qui a eu lieu auprès de l’Académie de Sciences d’Albanie à Tirana.
Le NIP vise à promouvoir les connaissances modernes et l'excellence dans le domaine de la physique en Albanie et au niveau international. Les principaux objectifs de la conférence étaient la diffusion des résultats de la recherche dans le contexte des derniers développements en physique (y compris l'enseignement), la consolidation d'un réseau de coopération entre les physiciens albanais et étrangers, ainsi que l'expansion du NIP grâce à de nouvelles adhésions.
Le vendredi 28 Avril, le Prof. Ruffini a présenté une conférence titrée “New Physics and Astrophysics from GRBs”; voici ci-dessous le résumé: 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 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 1050–1052erg. 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. Lo stesso giorno, Shurui Zhang ha presentato un talk dal titolo “The transformation of the rotational energy of a Kerr BH”. Pour le site web du meeting: https://ikf-akad.al/english/
6. Mesurer le Soleil avec la Lune: l'éclipse solaire totale annulaire de 1567 jusqu’à aujourd'hui. Journées gerbertiennes du 20 Avril au 17 Mai 2023, meetings en ligne
Le congrès annuel en l'honneur de Gerbert d'Aurillac, scientifique, astronome scolastique et Pape, a eu lieu du 20 Avril au 17 Mai 2023 et a été coordonné, comme les précédents, par le Prof. Costantino Sigismondi, collaborateur d'ICRANet, au niveau international. Cette année, il a été organisé comme une série de 4 leçons en ligne, tenues respectivement le 20 Avril, le 4 Mai, le 11 Mai et le 17 Mai 2023; c'est pourquoi il a été renommé “ Journées gerbertiennes”.
La Lune et le Soleil : l'une a un diamètre de 1 million et demi de km, l'autre de 3480 km, l'une est à 150 millions de km de la Terre, l'autre à 384.000 km. Le jeudi 20 avril à 3 heures du matin à Timor Est, dans le sud de l'océan Indien ainsi qu'au nord-ouest de l'Australie, il y a eu une éclipse solaire et hybride rare, à savoir annulaire vers les extrêmes et totale au milieu de la gamme. Nous utilisons la Lune, qui n'a jamais changé de diamètre depuis qu'elle s'est solidifiée, pour mesurer le Soleil, en connaissant bien les distances entre nous, la Lune et le Soleil ainsi que le profil de la Lune avec précision.
Afin d'obtenir des données, le Prof. Sigismondi cette fois a proposé, au lieu des télescopes, le téléphone portable en Telegramma des astronomes à l'ensemble du comité scientifique international. ATel #15991: https://www.astronomerstelegram.org/?read=15991 . Dans ce ATel, le Prof. Sigismondi a résumé les nombreuses leçons réalisées avec les élèves afin de découvrir l'image fantôme du Soleil. Déjà en 2012, nous avons eu à ICRANet Pescara le congrès international en l'honneur des 400 ans de la mort de Clavio. Le 20 Avril 2023, le meeting a été consacré à l'éclipse avec un événement en ligne sur les traces de Cristoforo Clavio, qui l'a observée et décrite pour la première fois à Rome en 1567. Le 4 Mai 2023, le meeting a été consacré à la préparation de l'éclipse de Lune de pénombre du 5 Mai, jumelée avec l'éclipse solaire du 20 Avril. Le 11 Mai, le meeting a été consacré à l'inauguration du volume 20 de Gerbertus avec "Le Soleil" d'Angelo Secchi (édition italienne de 1884, maintenant numérisée) ainsi qu'avec une biographie de Gerbertus d'Aurillac - Pape Sylvestre II, à l'occasion du 1020ème anniversaire de sa mort. Vidéo de l'éclipse solaire annulaire totale depuis l'Australie occidentale: https://www.youtube.com/watch?t=8455&v=ifILl7GeZpE L'expérience d'Archimède pour mesurer le diamètre du Soleil À Syracuse, Archimède pensait d’observer le lever et le coucher du soleil sur la mer, en plaçant des cylindres sur une règle. D'un côté de la règle, il plaçait l'œil, et il plaçait les cylindres à la distance qu'il voulait mesurer, afin d'obscurcir un peu le soleil. Le Prof. Sigismondi répétait l'expérience avec la caméra dans le laboratoire, en vue de l'éclipse annulaire du 20 Avril, afin de mieux ressentir l'esprit de cet événement ainsi que de la science. Le texte d'Archimède s'appelle Arenario et c'est l'un des premiers textes classiques pour l’étude du diamètre solaire. Pour toutes les vidéos de l'expérience : https://www.youtube.com/playlist?list=PLJaer2KV4929jBTdkwxA1P6rGOYfgpues. Pour le texte original d'Archimède:http://www.icranet.org/scuola_lavoro/2023-2024/20042023/Archimede_Libro_Alfa_Diametro_del_Sole.pdf. Inauguration de Gerbertus 20 Cette revue, consacrée à l'histoire et à la didactique des sciences, a atteint le volume 20 (voir depuis 2010 sur www.icra.it/gerbertus). Tous les sujets traités jusqu'à présent sont disponibles ici: https://ui.adsabs.harvard.edu/search/p_=0&q=bibstem%3AGerb&sort=date%20desc%2C%20bibcode%20desc. Pour le 1020th anniversaire gerbertien, le 12 Mai 2023 (il est mort le 12 Mai 1003), le Prof. Sigismondi a préparé la monographie n° 20, édition numérique du Soleil d'Angelo Secchi. Elle n'est pas aussi connue que la même édition en français, publiée en 1877. Le Soleil a été publié en 1884 à titre posthume, en italien, et est encore aujourd'hui un texte valable pour comprendre ce que l'on peut voir en observant le Soleil avec un instrument tel que le télescope Merz de 25 cm de diamètre et de 2,5 mètres de longueur focale. Ce télescope a brûlé en Juillet 1958 alors qu'il se trouvait sur le dôme central du Monte Mario. Le Prof. Remo Ruffini, Directeur d'ICRANet, le Prof. Paolo Ochner, Observatoire astrophysique d'Asiago et Université de Padoue, le Prof. Virginio Oldani, SAS - Station astronomique de Sozzago et Francesco Berrilli, Université de Rome Tor Vergata et Académie des Lincei, ont été les invités spéciaux de ces journées gerbertiennes.
Pour le site web du meeting: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1491 Pour la vidéo de la leçon du 20 Avril 2023: https://www.youtube.com/watch?v=A1iuNAjO4GA Pour la vidéo de la leçon du 4 Mai 2023: https://www.youtube.com/watch?v=R6I2TCdVjW4 Pour la vidéo de la leçon de l’11 Mai 2023: https://www.youtube.com/watch?v=8AHFy8rc27s Pour la vidéo de la leçon du 17 Mai 2023: https://www.youtube.com/watch?v=17-PYE3KVw0
7.Visites scientifiques auprès d’ICRANet
• Prof. Sergio Torres (Centro Internacional de Fisica, Bogotà, Colombia),3-28 Avril 2023
• Prof. Narek Sahakyan (Directeur of ICRANet Armenia),11-17 Mai 2023
• Prof. ArbanUka (Université Epoka, Albanie), 11-14 Mai 2023 • Prof. Mohamed Gadri (Université de Tripoli, Libye), 11-16 Mai 2023 • Prof. Massimo Della Valle (Observatoire de Capodimonte - Italie), 24-25 Mai 2023
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
S. O. Komarov, A. K. Gorbatsievich, A. S. Garkun, and G. V. Vereshchagin, Electromagnetic Radiation and Electromagnetic Self-Force of a Point Charge in the Vicinity of the Schwarzschild Black Hole, accepted for publication in Nonlinear Phenomena in Complex Systems, vol. 26, no. 1 (2023), pp. 77 – 82.
A point charge, radially moving in the vicinity of a black hole is considered. Electromagnetic field in a wave zone and in the small neighborhood of the charge is calculated. Numerical results of the calculation of the spectrum of electromagnetic radiation of the point charge are presented. Covariant approach for the calculation of the electromagnetic self-force is used for the case of the slowly moving charge. Numerical results for the self-force in the case of the slow motion of a particle are obtained and compared to the results in literature.
Link: https://doi.org/10.33581/1561-4085-2023-26-1-77-82 Argüelles, C. R.; Becerra-Vergara, E. A.; Rueda, J. A.; Ruffini, R., Fermionic Dark Matter: Physics, Astrophysics, and Cosmology, published in Universe, vol. 9, issue 4 on April 20, 2023.
The nature of dark matter (DM) is one of the most relevant questions in modern astrophysics. We present a brief overview of recent results that inquire into the possible fermionic quantum nature of the DM particles, focusing mainly on the interconnection between the microphysics of the neutral fermions and the macrophysical structure of galactic halos, including their formation both in the linear and non-linear cosmological regimes. We discuss the general relativistic Ruffini–Argüelles–Rueda (RAR) model of fermionic DM in galaxies, its applications to the Milky Way, the possibility that the Galactic center harbors a DM core instead of a supermassive black hole (SMBH), the S-cluster stellar orbits with an in-depth analysis of the S2's orbit including precession, the application of the RAR model to other galaxy types (dwarf, elliptic, big elliptic, and galaxy clusters), and universal galaxy relations. All the above focus on the model parameters' constraints most relevant to the fermion mass. We also connect the RAR model fermions with particle physics DM candidates, self-interactions, and galactic observable constraints. The formation and stability of core–halo galactic structures predicted by the RAR model and their relations to warm DM cosmologies are also addressed. Finally, we provide a brief discussion of how gravitational lensing, dynamical friction, and the formation of SMBHs can also probe the DM's nature.
Argüelles, C. R.; Boshkayev, K.; Krut, A.; Nurbakhyt, G.; Rueda, J. A.; Ruffini, R.; Uribe-Suárez, J. D.; Yunis, R., On the growth of supermassive black holes formed from the gravitational collapse of fermionic dark matter cores, accepted for publication in MNRAS on May 2023.
Observations support the idea that supermassive black holes (SMBHs) power the emission at the center of active galaxies. However, contrary to stellar-mass BHs, there is a poor understanding of their origin and physical formation channel. In this article, we propose a new process of SMBH formation in the early Universe that is not associated with baryonic matter (massive stars) or primordial cosmology. In this novel approach, SMBH seeds originate from the gravitational collapse of fermionic dense dark matter (DM) cores that arise at the center of DM halos as they form. We show that such a DM formation channel can occur before star formation, leading to heavier BH seeds than standard baryonic channels. The SMBH seeds subsequently grow by accretion. We compute the evolution of the mass and angular momentum of the BH using a geodesic general relativistic disk accretion model. We show that these SMBH seeds grow to ∼109 - 1010 M⊙in the first Gyr of the lifetime of the Universe without invoking unrealistic (or fine-tuned) accretion rates.
Helena X. Ren, Matteo Cerruti, Narek Sahakyan, Quasi-periodic oscillations in the γ-ray light curves of bright active galactic nuclei, published in Astronomy & Astrophysics, Volume 672 in April 2023.
Context. The detection of quasi-periodic oscillations (QPOs) in the light curves of active galactic nuclei (AGNs) can provide insights into the physics of the super-massive black holes (SMBHs) powering these systems and could represent a signature of the existence of SMBH binaries, setting fundamental constraints on SMBH evolution in the Universe.
Aims. The identification of long-term QPOs, characterized by periods on the order of several months to years, is particularly challenging and can only be achieved via all-sky monitoring instruments that provide unbiased, continuous light curves of astrophysical objects. The Fermi-LAT satellite, thanks to its monitoring observing strategy, is an ideal instrument for such a goal. Here, we aim to identify QPOs in the γ-ray light curves of the brightest AGNs within the Fermi-LAT catalog. Methods. We analyzed the light curves of the 35 brightest Fermi-LAT AGNs, including data from the beginning of the Fermi mission (August 2008) to April 2021, with energies from 100 MeV to 300 GeV. Two time binnings were investigated: 7 and 30 days. The search for quasi-periodic features was then performed using the continuous wavelet transform. The significance of the result was tested via Monte Carlo simulations of artificial light curves with the same power spectral density and probability distribution function as the original light curves. The significances were then corrected for the look-elsewhere effect and provided as post-trials. Results. We identified 24 quasars with candidate QPOs. Several of our candidates coincide with previous claims in the literature, namely: PKS 0537−441, S5 0716+714, Mrk 421, B2 1520+31, and PKS 2247−131. All our candidates are transient. The most significant multi-year QPO, with a period of about 1100 days, was observed in the quasar S5 1044+71. It is reported here for the first time.
Sahakyan, N.; Harutyunyan, G. ; Israyelyan, D., Origin of multiwavelength emission from flaring high redshift blazar PKS 0537-286, published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 521, Issue 1 on May 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 analysing 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 modelling 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.
Link: https://doi.org/10.1093/mnras/stad517 B. EslamPanah, Charged Accelerating BTZ Black Holes, accepted for publication in Fortschritte der Physik (Progress of Physics).
In this paper, we first extract general uncharged accelerating BTZ black hole solutions and study some of their properties. Our analysis shows that spacetime's asymptotical behavior depends on four parameters: the cosmological constant, mass, acceleration, and topological constant. Then, we study the temperature of these black holes and find that the temperature is always positive for AdSspacetime. Next, we extend our study for extracting charged accelerating BTZ black hole solutions in the presence of a nonlinear electrodynamics field known as conformally invariant Maxwell. Our findings indicate a coupling between the electrical charge and other quantities of the accelerating BTZ black holes. The asymptotical behavior of charged accelerating BTZ black holes depends on five parameters: the cosmological constant, the electrical charge, mass, the acceleration parameter, and the topological constant. Then, we studied the effects of charge, acceleration parameters, and the topological constant on the root of these black holes. Finally, we investigate the temperature of these black holes in AdSspacetime. For these black holes, the temperature depends on the electrical charge, accelerating parameter, and cosmological constant. Our analysis indicates that the temperature of charged accelerating BTZ AdS black holes is always positive.
Link: https://arxiv.org/abs/2203.12619 Antonio Enea Romano, MairiSakellariadou, The mirage of luminal modified gravitational-wave propagation, accepted for publication in Physical Review Letter.
Using conformal invariance of gravitational waves, we show that for a luminal modified gravity theory, the gravitational-wave propagation and luminosity distance are the same as in general relativity. The relation between the gravitational-wave and electromagnetic-wave luminosity distance gets however modified for electromagnetism minimally coupled to the Jordan frame metric. Using effective field theory we show that the modified relation obtained for luminal theories is also valid for non-luminal theories with Jordan frame matter-gravity coupling. We generalise our analysis to a time-dependent speed of gravitational waves with matter minimally coupled to either the Jordan or Einstein frame metrics.
Shakeri, Soroush; Hajkarim, Fazlollah, Probing axions via light circular polarization and event horizon telescope, published in Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Volume 2023, Issue 04 on April 11, 2023.
The impact of axion-like particles on the light polarization around the horizon of supermassive black hole (SMBH) is discussed in the light of the latest polarization measurement of the Event Horizon Telescope (EHT). We investigate different sources of the polarization due to axion interaction with photons and the magnetic field of SMBH. These can modify the linear and circular polarization parameters of the emitted light. We have shown that a significant circular polarization can be produced via the photon scattering from the background magnetic field with axions as off-shell particles. This can further constrain the parameter space of ultralight axion-like particles and their couplings with photons. The future precise measurements of circular polarization can probe the features of ultralight axions in the near vicinity of SMBH.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||