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ICRANet Newsletter

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ICRANet Newsletter
Novembre-Dicembre 2023 – Gennaio 2024



SUMMARY
1. Communiqué de presse ICRA – ICRANet – UNLP - INAF “Dark matter can solve the supermassive black-hole formation puzzle”
2. Participation d’ICRANet à l’International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (CosPA 2023), 10 – 13 Novembre 2023, Hong Kong et en ligne
3. Participation d’ICRANet à l'inauguration de l'année académique 2023/2024 à l'Université G. d'Annunzio de Chieti-Pescara, 17 Janvier 2024
4. L’occultation de Vénus par la Lune du 9 novembre 2023 : observations et présentation à l'Académie des Lincei (Rome)
5. L’observation de l’occultation de Betelgeuse, 12 Décembre 2023, Sibari (Calabria, Italie)
6. Création de la revue scientifique “BALMER” à l'Académie des Lincei à Rome, 24 Novembre 2023
7.Workshop IAU-NASE en mémoire du Prof. Jay M. Pasachoff, 16 Décembre 2023
8. 2 conférences sur l'astrométrie du solstice d'hiver à la Basilique de S. Maria degli Angeli à Rome, 21 et 22 Décembre 2023
9. Renouvellement du protocole de coopération entre l’ICRANet et la Sun Yat-Sen University (SYSU), 15 Novembre 2023
10. Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), 1 Décembre 2023
11. Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Indian Institute of Science (IIS), 7 Décembre 2023
12.Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Universidade Federal do Espírito Santo(UFES), 10 Janvier 2024
13. L’article de Prakapenia et Vereshchagin figure dans la liste des 10 premiers de l'Académie nationale des sciences du Belarus en 2023
14. Séminaire de Meruert Takibayeva auprès du centre ICRANet à Pescara, 15 Novembre 2023
15. Visites scientifiques auprès d’ICRANet
16. Publications récentes
 


1.Communiqué de presse ICRA – ICRANet – UNLP - INAF “Dark matter can solve the supermassive black-hole formation puzzle”

High-precision measurements of stellar orbits in galaxies’ outskirts and central regions, together with theoretical progress combining particle physics and general relativistic galaxy modeling carried out in the last decade at ICRANet, including the explanation of the orbital motion of the closest stars around the Milky Way’s center, Sagittarius (Sgr) A*, have revealed the possible nature of the dark matter particles to be fermions with a mass in the sub-MeV range, likely about one-fifth of the electron’s mass. The question of how supermassive black holes (SMBHs) get so massive so rapidlyin the early universe challenges the current standard cosmological model. Such tension is increasing with the daily observations of the James Webb Space Telescope (JWST), whose exploration of our universe in the dawn of stellar and galaxy formation at cosmological redshifts z ≈ 10–15, is unveiling a population of SMBHs heavier than ten million times solar masses. No current model provides a clear explanation of how such SMBHs have formed in a time as short as a hundred million years after the Big Bang. In a new research to be published in The Astrophysical Journal Letters, scientists from ICRANet, La Plata National University, and CONICET have shown that, once again, dark matter can rescue cosmology. This opens new synergy research from cosmology, astrophysics, and terrestrial laboratories in the quest to identify such a light sub-MeV particle. In this line, there are ongoing collaborations between ICRANet and the most intense high-energy sources on planet Earth, the Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), the European Hard X-ray Free Electron Laser (EuXFEL), both in Hamburg, and the Extreme Light Infrastructure (ELI) in Prague.
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Image of the supermassive black hole in M87, adapted from B. Punsly, 2023, A&A, 679, L1 and from Rueda, Ruffini, Kerr ApJ 929 (2022) 56. From ICRANet archive..

In a previous article published early in 2023 in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society journal, this research team had shown that the gravitational collapse of dense cores of dark matter made of fermions would form SMBHs of tens to hundred million solar masses if the fermion has a mass in the range of 50–100 keV, i.e., between one-tenth and one-fifth of the electron’s mass. In that article, the authors showed that these SMBH seeds could comfortably grow by accretion up to a billion solar masses in timescales of a hundred million years. Therefore, this scenario could solve the SMBH formation problem in the high-z universe, providing one can answer the following crucial questions: how does an initially stable dark matter core reach gravitational collapse conditions, how long could that process take, and are those conditions realized in the required moment of the cosmological evolution?
The authors answered these questions using the fact that galaxy halos are not only made of dark matter but also ordinary (baryonic) matter. The baryonic matter infall and sedimentation in the dark matter core could trigger its gravitational collapse for a threshold amount of baryons that destabilizes the core since baryons provide mass but little pressure. The publication shows, for example, that a dark matter core that has gained about 35% of its final budget in baryonic matter collapses, forming SMBHs of about a hundred million solar masses. This amount of baryonic matter could be gained in a hundred million-year timescale from a baryonic environment of one solar mass per cubic centimeter of density and a hundred kilometers per second of velocity. See the Figure below for details. These values are typically found in cosmological hydrodynamical simulations of high-z halos and observed in the central regions of distant galaxies. The new publication focuses on the viability of the baryon-induced collapse mechanism in three cases: the SMBH formation in the Seyfert galaxy TXS 2116–077 merging with a nearby galaxy, the farthest quasar ever observed, located at z = 10.3 at the center of the JWST-galaxy UHZ1, and the so-called little red dots, the population of JWST-SMBHs at z ≈ 4–6.

Interestingly, the required fermionic cores playing the role of BH seeds are those of the dense core-diluted halo dark matter configurations predicted by the Ruffini-Arguelles-Rueda (RAR) model. A series of previous publications have shown the reliability of such a dark matter candidate as its core-halo dark matter galactic configurations explain a variety of observables, including the galactic rotation curves, observational universal relations of galaxies, and the2motion of the innermost stars near the Milky Way’s center, Sgr A*.

Therefore, SMBH formation, galactic dynamics, and structure formation point to a non-interacting neutral, massive, spin 1/2 fermion with a rest mass of ∼ 100 keV as the dark matter particle. Does this fermion fit any candidate proposed in particle physics? A possibility is the right-handed sterile neutrino, but not only. Promising direct dark matter searches in terrestrial laboratories via dark matter interactions with electrons and nucleons are already looking for tens of keV fermion. This opens new synergy research from cosmology, astrophysics, and terrestrial laboratories in the quest for such a light sub-MeV particle.

Contacts:

C. R. Arguelles, Faculté de l’Université de La Plata et chercheur Conycet, carguelles@fcaglp.unlp.edu.ar
Jorge A. Rueda, Professeur d’ICRANet, jorge.rueda@icra.it
R. Ruffini, Directeur d’ICRANet, ruffini@icra.itruffini@icra.it
Article de référence:
Baryon-induced collapse of dark matter cores into supermassive black holes
Auteurs: C.R. Arguelles, J.A. Rueda, R. Ruffini
à publier dans The Astrophysical Journal Letters
Preprint: https://arxiv.org/abs/2312.07461

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FIG. 1. Left: Initial pure-dark-matter core-hallo configuration with central density ρ = 0.0068 g cm−3 = 1.01 × 1020Mpc−3, for 100 keV fermions. The total halo mass is 5 × 1011M. The degenerate quantum core (filled gray region) has a mass Mdm = 2.03 × 107M and radius Rc = 6.67 × 10−5 pc. Right: Time evolution of the dark matter core mass while accretingbaryonic matter for two examples. The blue curve is the evolution of the dark matter core of the left panel figure. The dashedlines indicate the SMBH mass formed..


2.Participation d’ICRANet à l’International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (CosPA 2023), 10 – 13 Novembre 2023, Hong Kong et en ligne

Du 10 au 13 Novembre 2023, le Prof. Ruffini, Directeur d’ICRANet, a été invite à presenter une conférence plénière à l’occasion de l’International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics 2023 (CosPA 2023), qui a eu lieu auprès de l’Université chinoise de Hong Kong et en ligne.

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The International Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics is a series of conferences organized in Asia Pacific region annually as an activity of Asia Pacific Organization of Cosmology and Particle Astrophysics (APCosPA). COSPA 2023 has been hosted by the Institute of Theoretical Physics, The Chinese University of Hong Kong, and sponsored by The Croucher Foundation and Faculty of Science, The Chinese University of Hong Kong, and Asia Pacific Center for Theoretical Physics.

L'objectif de la conférence est de réunir des théoriciens, des expérimentateurs et des observateurs travaillant dans les domaines de la cosmologie, de l'astrophysique et de la physique des astroparticules, afin de discuter des dernières observations, des résultats théoriques et des perspectives de progrès à venir. Thèmes abordés : Théories classiques et quantiques de la gravité, cosmologie, radioastronomie, astronomie des ondes gravitationnelles et astrophysique relativiste

Le 10 Novembre, le Prof. Ruffini a présenté une conférence titrée “GRBs understanding leads to a new era in science and technology”; voici le résumé:

Fifty years of daily conceptual and theoretical progress, and the accomplishment of the largest ever multiwavelength - multi messenger observational effort, have allowed to reach our understanding of GRBs and associated Supernovae. The results expand the knowledge in physics and astrophysics.
GRBs have allowed:
  • the discovery of new physical regimes with luminosity of 1054 ergs, comparable to the integrated luminosity of all stars in the observable Universe;
  • to observe and formulate new physical laws, previously unknown, e.g. for E >Ecrit = m2 c3 / (e ħ)
  • to reach a deeper understanding of traditional objects as Cygnus X-1, M87, the Crab Supernova, and possibly, on the process of formation of DNA in our Universe.
ICRANet is continuing a 25 years daily scrutiny of all astrophysical data and updating their conceptual understanding: has started a collaboration with scientists of some of the most advanced European terrestrial laboratories in high energy physics. They operate in Lasers, Free Electron Lasers and storage rings. The goal is to jointly develop the diagnostic of these novel regimes observed in extragalactic sources in the entire Universe, write the new physical laws, promote new technologies, on planet Earth, motivated by extragalactic observations. To foster, as well, progress in understanding the essential role of GRBs in the evolution of Life and creation of new structures in our Universe.

3.Participation d’ICRANet à l'inauguration de l'année académique 2023/2024 à l'Université G. d'Annunzio de Chieti-Pescara, 17 Janvier 2024

Le 17 Janvier 2024, le Prof. Ruffini a été invite par le Recteur, Prof. Liborio Stuppia, à participer à l'inauguration de l'année académique 2023/2024 de l’Université G. d'Annunzio de Chieti-Pescara. La cérémonie s'est déroulée dans l'Auditorium du Recteur sur le Campus de Chieti et a vu, parmi les orateurs, le Recteur Stuppia, le Prof. Pierluigi Sacco représentant des enseignants, le Dr. Anna Rita Tomei pour le personnel administratif et technique, et le Dr. Francesco Colangelo représentant les étudiants.

La cérémonie s'est déroulée en présence de la Ministre italienne de l’Université et de la recherche, S.E. Anna Maria Bernini, qui a insisté sur le rôle crucial de la recherche dans notre société.

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Fig. 2: La Ministre italienne de l'Université et de la Recherche, S.E. Anna Maria Bernini, lors de son discours à l'occasion de l'inauguration de l'année académique 2023/2024 à l'Université G. d'Annunzio de Chieti-Pescara, le 17 Janvier 2024. Crédit photo à l'Université Gabriele d'Annunzio..

Pour plus d'informations sur l'événement (nouvelles, photos, vidéo et discours) : https://www.unich.it/ateneo/l-uda/inaugurazione-anni-accademici/inaugurazione-anno-accademico-20232024

4.L’occultation de Vénus par la Lune du 9 novembre 2023 : observations et présentation à l'Académie des Lincei (Rome)

Le 9 Novembre matin, le Prof. Costantino Sigismondi, ICRANet Adjunct Professor et collaborateur, a observé et présenté l'occultation de Vénus par la Lune à des lycéens et à l'Académie des Lincei à Rome.

Lors de cette occultation, le Prof. Sigismondi a pu corriger la longitude écliptique de la Lune avec une précision égale à la taille d'un court de tennis. Les éphémérides, combinées avec le profil Watts/Kaguya- SELENE du volet lunaire au moment de l'occultation, au point précis de l'occultation, sont comparées avec l'observation. Cette comparaison est effectuée à la fois pour l'entrée et la sortie, de sorte que tout problème de synchronisation temporelle absolue est réduit au minimum.

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Fig. 3: Vénus et la Lune à 11:08:48 le 9 Novembre 2023, vues depuis la Via Fonteiana 111 à Rome (la position exacte est importante car elle détermine la parallaxe avec laquelle la Lune peut être vue)..

Dans la Fig. 2, est présentée la vidéo faite par les étudiants de physique du Prof. Sigismondi au lycée Galileo Ferraris de Rome (https://youtu.be/yxqykQwi2xA), avec un télescope Newton de 25 cm f/4 offert par la paroisse de S. Maria Madre della Provvidenza. À cette occasion, ils ont réussi à pointer l'image de la disparition de Vénus sur la vidéo prise à 30 images par seconde, obtenant une précision de 7 ± 0,015 s, ce qui donne ± 15 m à 1 km par seconde de la vitesse orbitale de la Lune. C'est la première fois qu'une telle mesure a été obtenue avec une occultation lunaire pendant la journée, et dans une école

En 1996, le Prof. Sigismondi avait déjà organisé une occultation planétaire de Jupiter à l'Université La Sapienza de Rome, en 2007 celle de Saturne avec les étudiants de l'Institut Nazareth de Rome, ainsi qu'en 2009 celle de Vénus à l'Athénée Pontifical Regina Apostolorum: toutes ces occultations ont eu lieu pendant la nuit. Des phénomènes diurnes similaires ont été observés lors des transits de Mercure en 2003 à l'ITIS Armellini à Rome, en 2016 à l'ICRA à Rome et le 11 Novembre 2019 au centre ICRANet à Pescara, avec des étudiants du lycée Galileo Galilei de Pescara.

Le vendredi 24 Novembre, le professeur Sigismondi a présenté ces résultats, ainsi que d'autres sujets, à l'Académie des Lincei à l'occasion de la conférence “Noms de lieux littéraires, polaires et extraterrestres”, où, pour la première fois, des élèves de l'enseignement secondaire ont présenté certains de leurs travaux en même temps que d'autres participants à la conférence internationale (voir Fig. 3).

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Fig. 4: Le Prof. Costantino Sigismondi avec ses étudiants le 24 Novembre 2023, présentant leurs résultats, ainsi que d'autres sujets, à l'Académie des Lincei à l'occasion de la conférence. “Noms de lieux littéraires, polaires et extraterrestres”..

Cette activité a été développée dans le cadre du projet “Alternanza Scuola Lavoro/PCTO”, que l’ICRANet réalise avec des lycées locaux depuis 2015.

5.L’observation de l’occultation de Bételgeuse, 12 Décembre 2023, Sibari (Calabria, Italie)

De l’11 au 13 Décembre 2023, le Prof. Costantino Sigismondi, ICRANet Adjunct Professor et collaborateur, s'est rendu à Sibari (Calabre, Italie) pour observer l'occultation de Bételgeuse qui permettra de cartographier sa surface. L'occultation astéroïdale de Leona sur Bételgeuse le 12 décembre 2023 a offert l'opportunité d'étudier l'inhomogénéité de la surface de l'étoile supergéante la plus proche, en combinant les données d'un "télescope diffus" déplacé sur la côte ionienne de la Calabre. Les lieux d'observation de l'occultation astéroïdale de Bételgeuse ont été choisis sur la côte ionienne de la Calabre, parce qu'ils sont proches de la ligne médiane et que le ciel y est plus clair, selon les dernières prévisions météorologiques (meteoblue 16 heures avant l'occultation). Une prévision de la magnitude atteinte par Bételgeuse lors de l'occultation maximale, par rapport à la Limb Darkening Function et à la ligne centrale prédite, avec la barre d'erreur correspondante de 10 milliards de secondes a été présentée.

Une réunion d'information d'AstroCampania a eu lieu le 24 Novembre 2023, avec une présentation intéressante faite par Alfonso Noschese (AstroCampania et IOTA/ES), l'auteur des meilleures courbes de lumière. Il a présenté l'idée du masque à trous, qu'il a ensuite réalisé et annoncé avec Claudio Costa (Specola Vaticana et IOTA/ES)

Le 9 Décembre, le Prof. Sigismondi a publié un Astromer’s TelegramATel #16374: includendo Noschese e Costa, che hanno sperimentato la maschera sui loro grandi telescopi. Per il momento è stato l'articolo di ATel più letto.
incluant Noschese et Costa, qui ont expérimenté le masque sur leurs grands télescopes. Il s'agit de l'ATel le plus lu pour le moment.


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Fig. 5: photo de groupe avec tous les participants, y compris le Prof. Costantino Sigismondi, à l'occasion de l'observation de l'occultation de Bételgeuse le 12 décembre 2023 à Sibari (Calabre, Italie)..

En ce qui concerne l'amélioration du rapport signal/bruit pour les observations de l'occultation de Bételgeuse en 2023, le professeur Sigismondi a indiqué que des chercheurs français et espagnols ont préparé un nouvel appareil pour une analyse précise de toutes les données: simulador de la Ocultacio'n de Betelguese por Leona (https://starblink.org/occult_simulator). La politique de l'IOTA est de produire des données gratuites. Le professeur Sigismondi a souligné comment il a contribué à améliorer la qualité des données: théoriquement, expérimentalement et, par la suite, sur le terrain. C'est pourquoi ses données nuageuses sont parmi les plus réussies: elles montrent la limite supérieure du rapport signal/bruit à 12, alors que le grand télescope de 50 cm en a produit 30 régulièrement. Un rapport détaillé sur cette question a été préparé par le Prof. Sigismondi et peut être consulté sur le lien suivant: http://icranet.org/documents/betelguese_occultation.pdf

Pour plus d’information sur cette observation: http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=view&id=1512=

6.Création de la revue scientifique “BALMER” à l'Académie des Lincei à Rome, 24 Novembre 2023

La revue scientifique “BALMER” a été créée à l'Académie des Lincei à Rome (Galileo Galilei a été l'un des premiers boursiers). Le Prof. Costantino Sigismondi, ICRANet Adjunct Professor et collaborateur, a collaboré le 24 novembre 2023 à la création officielle d'une nouvelle revue académique, à comité de lecture, spécialement dédiée à l'étude de l'Astronomie de Position et des Instruments Historiques, présentée lors de la conférence invitée traitant des passages du méridien solaire sur le méridien de Rome

Le nom proposé est l'acronyme “BALMER” (Bollettino Astronomico delle Linee Meridiane e delle Effemeridi di Roma). Ces mots en anglais sont ordonnés différemment comme suit: Astronomical Bulletin of the Meridian Lines and Ephemerides of Rome. Le nom évoque également Johann Jacob Balmer (1825-1898), physicien suisse connu de tous les astronomes pour les lignes spectroscopiques de 9 l'hydrogène et pour les bulletins historiques des observatoires, comme celui publié au Collegio Romano aux XIXe et XXe siècles

La revue sera bilingue et le code ISSN sera 2038 - 3630.

Le premier numéro est celui de 2023, avec la présentation de la revue et des éphémérides de l'année suivante.

7.Workshop IAU-NASE en mémoire du Prof. Jay M. Pasachoff, 16 Décembre 2023

Le Network for Astronomy School Education (IAU-NASE) a organisé un workshop le 16 Décembre 2023, afin de célébrer la mémoire du Prof. Jay M. Pasachoff, l'un des astronomes les plus célèbres de la planète, qui a participé à plusieurs réunions ICRANet de 2019 à 2022, devenant un ami et un invité spécial. Lors de sa dernière participation, il a salué le Prof. Ruffini pour son 80 ème anniversaire.

Professeur d'astronomie au Williams College, Jay Pasachoff était une référence internationale pour l'enseignement de la physique solaire et de l'astronomie. Son manuel a été adopté dans le monde entier. Au cours de sa vie, il a observé 75 éclipses solaires et a pu reconnaître chacune d'entre elles grâce aux détails de la couronne solaire. Il a pris le relais du Prof. Donald Menzel (1901-1976) qui lui a cédé sa chaire à Harvard. Il a inspiré et fait réfléchir un grand nombre d'étudiants dans le monde entier.

L'un des projets qui l'aurait certainement enthousiasmé est l'observation de l'occultation de Bételgeuse par l'astéroïde 319 Leona le 12 décembre 2023. Cet atelier était donc un hommage à son idée, à l'observation, qui a été réalisée par des collègues le long de la trajectoire de l'occultation, ainsi qu'à sa personnalité, en se concentrant sur différents aspects de son travail et de sa vie, tels qu'ils ont été racontés par quelques-uns de ses proches collègues et membres de sa famille. Cette réunion a été suivie par les plus éminents physiciens solaires et scientifiques s'occupant de mécanique céleste et d'étoiles variables.

Le Prof. Costantino Sigismondi, ICRANet Adjunct Professor et collaborateur, a été invité à participer au workshop IAU, en faisant une présentation sur les éclipses et diamètres solaires et stellaires, ainsi que sur les résultats préliminaires de la campagne d'observation calabraise de l'occultation de Bételgeuse du 12 Décembre 2013

Pour la vidéo du meeting sur YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=kC1vcdy8N_k&t=3697s
La présentation du Prof. Sigismondi commence à la minute 1:01:37

8.2 conférences sur l'astrométrie du solstice d'hiver à la Basilique de S. Maria degli Angeli à Rome, 21 et 22 Décembre 2023

Le Prof. Costantino Sigismondi, ICRANet Adjunct Professor et collaborateur, a tenu 2 conférences sur l'astrométrie du solstice d'hiver à la Basilique de S. Maria degli Angeli à Rome, les 21 et 22 Décembre 2023.

L'effet des conditions météorologiques a été mesuré dans le même alignement céleste (les jours du solstice le permettent): le 21 Décembre, l'image du Soleil était à 96 mm de l'extrémité du méridien, tandis que le 22 Décembre, l'image était à 88 mm, avec un supplément de 3 mm dû à la baisse de la pression atmosphérique

Le 22 Décembre 1703 (mesure reportée sur le marbre, voir photo), il se trouvait à l'extrémité du méridien, en raison de la plus grande inclinaison de l'axe de la Terre.

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Pour la vidéo de la conférence du 21 Décembre 2023: https://youtu.be/28kWxpZ7YXk

Pour la vidéo de la conférence du 22 Décembre 2023:https://youtu.be/jdAaMm3Mna4

9.Renouvellement du protocole de coopération entre l’ICRANet et la Sun Yat- Sen University (SYSU), 15 Novembre 2023

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Le 15 Novembre 2023, le protocole de coopération entre l’ICRANet et la Sun Yat-Sen University (SYSU) a été renouvelé. Ce renouvellement a été signé par le Prof. Song Gao (Président SYSU), le Prof. Jianwei Mei (Professeur TianQuin Center), le Prof. Remo Ruffini (Directeur ICRANet) et le Prof. Jorge Rueda (ICRANet Faculty Professor). Cet accord sera valable pour une durée supplémentaire de 5 ans et les principales activités conjointes qui seront développées dans ce cadre seront: des recherches conjointes sur des questions scientifiques d’intérêt pour les deux parties, l'organisation d'événements scientifiques et scientifiques-pratiques bilatéraux, l'échange d'expériences entre les employés impliqués dans la recherche et l'enseignement, la publication de travaux scientifiques conjoints dans des revues internationales ainsi que l'échange de publications, de matériel d'enseignement et de cours magistraux.


10.Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Indian Institute of Science (IIS), 7 Décembre 2023

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Le 7 Décembre 2023, l’ICRANet a signé un nouveau protocole de coopération avec l’Indian Institute of Science (IIS) en Inde. Le protocole de coopération a été signé par le Capt. Sridhar Warrier (Retd.) – officier de l’IIS, le Prof. Banibrata Mukhopadhyay (Département de physique IIS), le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et le Prof. Jorge Rueda (ICRANet Faculty Professor).

La durée de l’accord sera de cinq ans et les principales activités conjointes qui seront développées dans ce cadre seront: l'échange institutionnel d'étudiants diplômés, d'étudiants de troisième cycle, de chercheurs et de membres du corps enseignant, le développement d'activités d'enseignement et/ou de recherche liées aux domaines d'expertise et d'intérêt des deux organisations, l'organisation de symposiums, de séminaires, de conférences et de cours de courte durée, la promotion et le support d'événements et d'activités technico-scientifiques et culturels ouverts au public; le développement d'opportunités pour former des enseignants et des chercheurs universitaires, l'organisation de cours et d'activités de formation ainsi que le développement de domaines de recherche interinstitutionnels associés à des programmes locaux d'études supérieures; la promotion de publications conjointes; la mise en œuvre d'activités à orientation sociale par le biais de l'extension universitaire; l'échange d'informations concernant les activités d'enseignement et de recherche dans les deux institutions ainsi que les demandes de subventions internationales pour promouvoir des projets de recherche conjoints ou mettre en œuvre des programmes d'échange de mobilité.


11.Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), 1 Décembre 2023

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Le 1 Décembre 2023, l’ICRANet a signé un nouveau protocole de coopération avec l’Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) en Brésil. Le protocole de coopération a été signé par la Prof. Ana Beatriz De Oliveira (Rectrice UFSCar) et par le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet)

La durée de l’accord sera de cinq ans et les principales activités conjointes qui seront développées dans ce cadre seront: l'échange institutionnel d'étudiants diplômés, d'étudiants de troisième cycle, de chercheurs et de membres du corps enseignant, le développement d'activités d'enseignement et/ou de recherche liées aux domaines d'expertise et d'intérêt des deux organisations, l'organisation de symposiums, de séminaires, de conférences et de cours de courte durée, la promotion et le support d'événements et d'activités technico-scientifiques et culturels ouverts au public; le développement d'opportunités pour former des enseignants et des chercheurs universitaires, l'organisation de cours et d'activités de formation ainsi que le développement de domaines de recherche interinstitutionnels associés à des programmes locaux d'études supérieures; la promotion de publications conjointes; la mise en œuvre d'activités à orientation sociale par le biais de l'extension universitaire; l'échange d'informations concernant les activités d'enseignement et de recherche dans les deux institutions ainsi que les demandes de subventions internationales pour promouvoir des projets de recherche conjoints ou mettre en œuvre des programmes d'échange de mobilité.


12.Nouveau protocole de coopération entre l’ICRANet et l’Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), 10 Janvier 2024

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Le 10 Janvier 2024, l’ICRANet a signé un nouveau protocole de coopération avec l’Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) en Brésil. Le protocole de coopération a été signé par le Prof. Paulo Sergio de Paula Vargas (Recteur UFES), le Prof. Yuri Luiz Reis Leite (Chef du bureau international UFES), le Prof. Remo Ruffini (Directeur d’ICRANet) et le Prof. Jorge Rueda (ICRANet Faculty Professor).
La durée de l’accord sera de cinq ans et les principales activités conjointes qui seront développées dans ce cadre seront: l'échange institutionnel d'étudiants diplômés, d'étudiants de troisième cycle, de chercheurs et de membres du corps enseignant, le développement d'activités d'enseignement et/ou de recherche liées aux domaines d'expertise et d'intérêt des deux organisations, l'organisation de symposiums, de séminaires, de conférences et de cours de courte durée, la promotion et le support d'événements et d'activités technico-scientifiques et culturels ouverts au public; le développement d'opportunités pour former des enseignants et des chercheurs universitaires, l'organisation de cours et d'activités de formation ainsi que le développement de domaines de recherche interinstitutionnels associés à des programmes locaux d'études supérieures; la promotion de publications conjointes; la mise en œuvre d'activités à orientation sociale par le biais de l'extension universitaire; l'échange d'informations concernant les activités d'enseignement et de recherche dans les deux institutions ainsi que les demandes de subventions internationales pour promouvoir des projets de recherche conjoints ou mettre en œuvre des programmes d'échange de mobilité


13.L’article de Prakapenia et Vereshchagin figure dans la liste des 10 premiers de l'Académie nationale des sciences du Belarus en 2023

Le Bureau du Présidium de l'Académie nationale des sciences du Belarus a reconnu, parmi les 10 meilleurs résultats de l'activité des scientifiques de l'Académie des sciences pour 2023, le travail du Dr. Mikalai Prakapenia (ICRANet-Minsk et professeur adjoint de l'ICRANet) et du Prof. Gregory Vereshchagin (ICRANet) “Pauli blocking effects on pair creation in strong electric field”, publié sur Physical Review D.

I 10 migliori risultati delle aLe concours Top 10 des résultats des activités des scientifiques de l'Académie nationale des sciences de Belarus dans le domaine de la recherche fondamentale et appliquée est organisé chaque année afin de récompenser les réalisations les plus remarquables dans le domaine de la recherche scientifique fondamentale et appliquéettività degli scienziati dell'Accademia Nazionale delle Scienze della Bielorussia nel campo della ricerca fondamentale e applicata si tiene annualmente, al fine di premiare i risultati più eccezionali nel campo della ricerca scientifica fondamentale e applicata.



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Fig. 6: Cérémonie de remise des prix, 29 Janvier 2024. Le Président du présidium de l'Académie nationale des sciences de Belarus, Vladimir Gusakov, félicite le Dr Mikalai Prakapenia..


14.Séminaire de Meruert Takibayeva auprès du centre ICRANet à Pescara, 15 Novembre 2023

Mercredi 15 Novembre 2023, Meruert Takibayeva (al-Farabi Kazakh National University - Kazakhstan) a présenté un séminaire titré “The role of nuclear resonances in the cooling of compact stars”. Dr Takibayeva a expliqué comment les résonances nucléaires qui se produisent lors des interactions entre les nucléons peuvent affecter les caractéristiques physiques des étoiles à neutrons. Le séminaire a été suivi d'une large discussion avec les scientifiques d'ICRANet.

L’annonce du séminaire a été publié aussi sur le site web d’ICRANet http://www.icranet.org/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=89&Itemid=781

15.Visite scientifiche presso l’ICRANet

  • Venera Kurmangaliyeva (Al-Farabi Kazakh National University, Kazakhstan), 10-20 Novembre 2023
  • Meruert Takibayeva (Al-Farabi Kazakh National University, Kazakhstan, 10-20 Novembre 2023
  • Prof. Mohamed Gadri (Université de Tripoli, Libye), 27 Novembre – 2 Décembre 2023
  • Prof. Prof. Seyed Mohammad Taghi Mirtorabi (Alzahra University, Iran), 18 Janvier – 1 Février 2024
  • Prof. Giorgio Sonnino (Université Libre de Bruxelles), 29 Janvier 2024
  • Prof. Marco Muccino (Al-Farabi Kazakh National University, Université de Camerino), 29 Janvier 2024
  • Prof. Arban Uka (Université Epoka, Albanie) 28 – 30 Janvier 2024
  • Prof. Massimo Della Valle Observatoire de Capodimonte, Italie) 28 – 30 Janvier 2024


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.

16.Publications récentes

S. O. Komarov, A. K. Gorbatsievich, and G. V. Vereshchagin, Electromagnetic field of a charge asymptotically approaching a spherically symmetric black hole, published in Phys. Rev. D 108, 104056 on November 27, 2023.

We consider a test charged particle falling onto a Schwarzschild black hole and evaluate its electromagnetic field. The Regge-Wheeler equation is solved analytically by approximating the potential barrier with Dirac delta function and rectangular barrier. We show that for asymptotically large times measured by a distant observer the electromagnetic field approaches the spherically symmetric electrostatic field. This implies that in the region accessible to a distant observer the initial state of separated charge and the electromagnetic field outside the event horizon of Schwarzschild black hole becomes asymptotically indistinguishable from the Reisnner-Nordström solution. The implications of this result for some astrophysical models of black holes accreting charged particles are discussed.


Arguelles, C. R.; Rueda, J. A.; Ruffini, R., Baryon-induced collapse of dark matter cores into supermassive black holes, published inThe Astrophysical Journal Letters, 961:L10 (6pp), on January 20, 2024.

Non-linear structure formation for fermionic dark matter particles leads to dark matter density profiles with a degenerate compact core surrounded by a diluted halo. For a given fermion mass, the core has a critical mass that collapses into a supermassive black hole (SMBH). Galactic dynamics constraints suggest a ∼100 keV/c2 fermion, which leads to ∼107M critical core mass. Here, we show that baryonic (ordinary) matter accretion drives an initially stable dark matter core to SMBH formation and determine the accreted mass threshold that induces it. Baryonic gas density ρb and velocity vb inferred from cosmological hydro-simulations and observations produce sub-Eddington accretion rates triggering the baryon-induced collapse in less than a Gyr. This process produces active galactic nuclei in galaxy mergers and the high-redshift Universe. For TXS 2116-077, merging with a nearby galaxy, the observed 3×107M SMBH, for Qb=ρb/v3b=0.125M/(100km/s pc)3, forms in ≈0.6 Gyr, consistent with the 0.5-2 Gyr merger timescale and younger jet. For the farthest central SMBH detected by the Chandra X-ray satellite in the z=10.3 UHZ1 galaxy observed by the James Webb Space Telescope JWST), the mechanism leads to a 4×107MSMBH in 87-187 Myr, starting the accretion at z=12-15. The baryon-induced collapse can also explain the ≈107-108M SMBHs revealed by the JWST at z≈4-6. After its formation, the SMBH can grow to a few 109M in timescales shorter than a Gyr via sub-Eddington baryonic mass accretion.


Sousa, M. F.; Coelho, J. G.; de Araujo, J. C. N.; Guidorzi, C.; Rueda, J. A., On the Optical Transients from Double White-dwarf Mergers, published in The Astrophysical Journal, Volume 958, Issue 2, id.134, 7 pp. on November 20, 2023.

Double white dwarf (DWD) mergers are relevant astrophysical sources expected to produce massive, highly magnetized white dwarfs (WDs), supernovae (SNe) Ia, and neutron stars (NSs). Although they are expected to be numerous sources in the sky, their detection has evaded the most advanced transient surveys. This article characterizes the optical transient expected from DWD mergers in which the central remnant is a stable (sub-Chandrasekhar) WD. We show that the expansion and cooling of the merger's dynamical ejecta lead to an optical emission peaking at 1–10 days postmerger, with luminosities of 1040–1041 erg s−1. We present simulations of the light curves, spectra, and the color evolution of the transient. We show that these properties, together with the estimated rate of mergers, are consistent with the absence of detection, e.g., by the Zwicky Transient Facility. More importantly, we show that the Legacy Survey of Space and Time of the Vera C. Rubin Observatory will likely detect a few/several hundred per year, opening a new window to the physics of WDs, NSs, and SNe Ia.


Punsly, B., The cylindrical jet base of M 87 within 100 μas of the central engine, published in Astronomy & Astrophysics, Volume 679 on November 2023.

A recent article on high-resolution 86 GHz observations with the Global Millimeter VLBI Array, the phased Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, and the Greenland Telescope describes the detection of a limb-brightened cylindrical jet, 25 μas < z < 100 μas, where z is the axial displacement from the supermassive black hole in the sky plane. It was shown to be much wider and much more collimated than 2D simulations of electromagnetic (Blandford-Znajek) jets from the event horizon predicted. This was an unanticipated discovery. The claimed detection of a jet connected to the accretion flow provides a direct observational constraint on the geometry and physics of the jet launching region for the first time in any black hole jetted system. This landmark detection warrants further analysis. This Letter focuses on the most rudimentary properties, the shape and size of the source of the detected jet emission, the determination of which is not trivial due to line-of-sight effects. Simple thick-walled cylindrical shell models for the source were analyzed to constrain the thickness of the jet wall. The analysis indicates a tubular jet source with a radius R ≈ 144 μas ≈ 38M and that the tubular jet walls have a width W ≈ 36 μas ≈ 9.5M, where M is the geometrized mass of the black hole (a volume comparable to that of the interior cavity). The observed cylindrical jet connects continuously to the highly limb-brightened jet (previously described as a thick-walled tubular jet) that extends to z > 0.65 mas, and the two are likely in fact the same outflow (i.e., from the same central engine).


L. Pacioselli, O. Panella, M. Presilla& S.-S. Xue, Constraints on NJL four-fermion effective interactions from neutrinoless double beta decay, published in Journal of High Energy Physics, Volume 2023, Issue 11 on November 9, 2023.

We study the contribution of a heavy right-handed Majorana neutrino to neutrinoless double beta decay (0νββ) via four-fermion effective interactions of Nambu-Jona-Lasinio (NJL) type. In this physical scenario, the sterile neutrino contributes to the nuclear transition through gauge, contact, and mixed interactions. Using the lower limit on the half-life of 0νββ from the KamLAND-Zen experiment, we then constrain the effective right-handed coupling between the sterile neutrino and the W boson: G WR. Eventually, we show that the obtained bounds are compatible with those found in the literature, which highlights the complementarity of this type of phenomenological study with high-energy experiments.


MAGIC collaboration, Performance of the joint LST-1 and MAGIC observations evaluated with Crab Nebula data, published in Astronomy & Astrophysics, Volume 680 on December 2023.

Aims. Large-Sized Telescope 1 (LST-1), the prototype for the Large-Sized Telescope at the upcoming Cherenkov Telescope Array Observatory, is concluding its commissioning phase at the Observatoriodel Roque de los Muchachos on the island of La Palma. The proximity of LST-1 to the two MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) telescopes makes it possible to carry out observations of the same gamma-ray events with both systems.

Methods. We describe the joint LST-1+MAGIC analysis pipeline and used simultaneous Crab Nebula observations and Monte Carlo simulations to assess the performance of the three-telescope system. The addition of the LST-1 telescope allows for the recovery of events in which one of the MAGIC images is too dim to survive analysis quality cuts.

Results. Thanks to the resulting increase in the collection area and stronger background rejection, we found a significant improvement in sensitivity, allowing for the detection of 30% weaker fluxes in the energy range between 200 GeV and 3 TeV. The spectrum of the Crab Nebula, reconstructed in the energy range between ~60 GeV and ~10 TeV, is in agreement with previous measurements.


BagheriTudeshki, A.; Bordbar, G. H.; EslamPanah, B., Effect of massive graviton on dark energy star structure, published in Physics of the Dark Universe, Volume 42 on December 2023.

The presence of massive gravitons in the field of massive gravity is considered an important factor in investigating the structure of compact objects. Hence, we are encouraged to study the dark energy star structure in the Vegh’s massive gravity. We consider that the equation of state governing the inner spacetime of the star is the extended Chaplygin gas, and then using this equation of state, we numerically solve the Tolman–Oppenheimer–Volkoff (TOV) equation in massive gravity. In the following, assuming different values of free parameters defined in massive gravity, we calculate the properties of dark energy stars such as radial pressure, transverse pressure, anisotropy parameter, and other characteristics. Then, after obtaining the maximum mass and its corresponding radius, we compute redshift and compactness. The obtained results show that for this model of dark energy star, the maximum mass and its corresponding radius depend on the massive gravity’s free parameters and anisotropy parameter. These results are consistent with the observational data and cover the lower mass gap. We also demonstrate that all energy conditions are satisfied for this model, and in the presence of anisotropy, the dark energy star is potentially unstable.


Ahmadvand, Moslem; Bian, Ligong; Shakeri, Soroush, Heavy QCD axion model in light of pulsar timing arrays, published in Phys.

Recently, pulsar timing array experiments reported the observation of a stochastic gravitational wave background in the nanohertz range frequency band. We show that such a signal can be originated from a cosmological first-order phase transition (PT) within a well-motivated heavy (visible) QCD axion model. Considering the Peccei-Quinn symmetry breaking at the TeV scale in the scenario, we find a supercooled PT, in the parameter space of the model, prolonging the PT with the reheating temperature at the GeV scale.


Sigismondi, C.; Costa, C.; Noschese, A.; Guhl, K.; Bisconte, M., Signal-to Noise improvements for observations of 2023 Betelgeuse's Occultation, published in the Journal for Occultation Astronomy, Vol. 14, No. 4 on January 2024.

The occultation of Betelgeuse by the asteroid Leona was known since decades, and it has been prepared carefully. The local organizers of AstroCampania association were ready to react in real time to the meteo conditions and move and accomodate many observers from the Thyrrenian to the Ionian coast of Calabria, near the predicted centerline. A IOTA/ES meeting happened at lunch time in Cassano all'Ionio.

MAGIC collaboration, MAGIC detection of GRB 201216C at z = 1.1, published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 527, Issue 3 on January 2024.

Gamma-ray bursts (GRBs) are explosive transient events occurring at cosmological distances, releasing a large amount of energy as electromagnetic radiation over several energy bands. We report the detection of the long GRB 201216C by the MAGIC telescopes. The source is located at z = 1.1 and thus it is the farthest one detected at very high energies. The emission above 70 GeV of GRB 201216C is modelled together with multiwavelength data within a synchrotron and synchrotron self-Compton (SSC) scenario. We find that SSC can explain the broad-band data well from the optical to the very-high-energy band. For the late-time radio data, a different component is needed to account for the observed emission. Differently from previous GRBs detected in the very-high-energy range, the model for GRB 201216C strongly favours a wind-like medium. The model parameters have values similar to those found in past studies of the afterglows of GRBs detected up to GeV energies.

 
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