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1 ASTROFISICA DELLE SORGENTI GALATTICHE FORMAZIONE ED EVOLUZIONE STELLARE SISTEMI BINARI CON SORGENTI COMPATTE SUPERNOVAE E SUPERNOAE REMNANTS MIGLIORAMENTO DELLA COMPRENSIONE DEI FENOMENI E DEI MODELLI RELATIVI A SORGENTI GALATTICHE DI VARIO TIPO Fenomeni di riconnessione magnetica in stelle. Determinazione della funzione che regola l emissione X in funzione dell età stellare. Valutazione della frequenza ed ampiezza dei brillamenti in raggi X in protostelle. Studio di sistemi binari galattici con oggetti collassati (nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri) con presenza di dischi di accrescimento, campi magnetici intensi, getti etc. Studio di ultra luminous X-ray sources (eg. microquasar, microblazar) Migliore comprensione dei processi quantistici e relativistici con emissione esplosiva di materia. Connessione SN-GRB. Spettri di alta qualità e alta risoluzione nella banda kev. Variabilità nelle bande X e γ. Righe di emissione/assorbimento nelle bande dei raggi X e γ. Quasi Periodic Oscillations (QPO). Righe di ciclotrone, Polarizzazione X. Profili di righe relativistiche di emissione. Redshift gravitazionali di righe X. Spettroscopia X ad alta risoluzione spaziale di sorgenti estese. In orbita: Rossi-XTE XMM Chandra INTEGRAL Swift HETE-2 In costruzione (fase C/D): AGILE future: Voli suborbitali lancio in 5-8 anni HEXIT-SAT POLARIXW FXI HAXTEL-P lancio in 8-12 anni ESTREMO Oltre 2015 CON-X XEUS - Sviluppo di OTTICHE modelli - Ottiche a grande - Simulazioni area, lunghezza focale - Analisi dati di ~8-10 m, intervallo - Studi di en kev, statistici di risoluzione angolare ~ cataloghi, 15 arcsec, campo di campioni etc vista > 15 arcmin - Ottiche lunghezza focale ~ m, ris. ang ~ 5 arcsec - Ottiche a grande campo nella banda soft X - Lenti di Laue per fotoni da 100 kev a 1 MeV RIVELATORI - Rivelatori CZT per raggi X-duri - Rivelatori Silicon Drift (SD) per raggi X soft e hard, da combinare con rivelatori CZT per andare da 1 kev a 80 kev - Array di calorimetri superconduttori con risoluzione ~ 6-8 ev - Polarimetro X 1

2 ASTROFISICA DELLE SORGENTI EXTRAGALATTICHE GRB NUCLEI GALATTICI ATTIVI AMMASSI DI GALASSIE E MEZZO INTERGALATTICO SURVEY AD ALTE ENERGIE MIGLIORAMENTO DELLA COMPRENSIONE DEI FENOMENI E DEI MODELLI RELATIVI A SORGENTI EXTRAGALATTICHE DI VARIO TIPO Studio della dinamica del processo esplosivo e seguente evoluzione dei progenitori dei GRB, e valutazione comparata dei modelli di Supernovae, Collapsar, Ipernovae, Supranovae binarie relativistiche. Emissione di afterglow in GRB. Studio del mezzo interstellare, intergalattico e della materia scura. Test di relatività generale e teoria relativistica dei dischi di accrescimento su buchi neri supermassivi in AGN. Studio dell emissione di gas ionizzato a velocità relativistica in alcuni quasar. Modello di accoppiamento di BH rotanti e dischi di accrescimento relativistici. Teoria dei processi radiativi (termici, sincrotrone, Compton inverso) e di accelerazione di particelle in getti relativistici e in SNR. Modelli di cooling flow e shock idrodinamici in ammassi di galassie. Verifica dell esistenza di componenti non termiche di alta energia negli spettri X di ammassi di galassie. Rivelazione e misura di componenti WHIM. Studio di popolazioni di sorgenti cosmiche di vario tipo. Struttura a grande scala dell Universo, star formation rate ed evoluzione cosmologica. Spettri di alta qualità e alta risoluzione nella banda kev. Variabilità in banda X e γ. Spettri e variabilità X di sorgenti tipo GRB, SGR etc ottenuti mediante strumenti con rapidi tempi di risposta. Righe di assorbimento dovute a materiale intergalattico Righe di emissione e assorbimento nelle bande dei raggi X e γ. Polarizzazione X. Duty cycle di flare gamma negli AGN. Profili di righe relativistiche di emissione. Blue shift di righe X. Redshift gravitazionali di righe X Spettroscopia X ad alta risoluzione spaziale di sorgenti estese Proprietà statistiche: LogN-LogS, funzione di luminosità, evoluzione cosmologica, star formation rate etc. In orbita: Rossi-XTE XMM Chandra INTEGRAL Swift HETE-2 In costruzione (fase C/D): AGILE future: Voli suborbitali lancio in 5-8 anni HEXIT-SAT POLARIXW FXI HAXTEL-P lancio in 8-12 anni ESTREMO Oltre 2015 CON-X XEUS - Sviluppo di OTTICHE modelli - Ottiche a grande - Simulazioni area, lunghezza focale - Analisi dati di ~8-10 m, intervallo - Studi di en kev, statistici di risoluzione angolare ~ cataloghi, 15 arcsec, campo di campioni etc vista > 15 arcmin - Ottiche lunghezza focale ~ m, ris. ang ~ 5 arcsec - Ottiche a grande campo nella banda soft X - Lenti di Laue per fotoni da 100 kev a 1 MeV RIVELATORI - Rivelatori CZT per raggi X-duri - Rivelatori Silicon Drift (SD) per raggi X soft e hard, da combinare con rivelatori CZT per andare da 1 kev a 80 kev - Array di calorimetri superconduttori con risoluzione ~ 6-8 ev - Polarimetro X 2

3 Temi individuati dallo RAGGI COSMICI ORIGINE, COMPOSIZIONE E PROPAGAZIONE RAGGI COSMICI DI ENERGIA ESTREMA Miglioramenti sostanziali della teoria di produzione e trasporto di raggi cosmici nella nostra Galassia. Studio della propagazione e del contenimento dei RC all interno della galassia (verifica dei modelli leaky box ). Studio e modelli di neutrini atmosferici, fenomenologia e teoria delle oscillazioni di neutrini Modelli di accelerazione relativistica di particelle in SNR. Modelli di accelerazione relativistica di particelle in getti di AGN. Modelli di produzione e decadimento di particelle massive e/o difetti topologici durante le prime fasi cosmologiche. Studio dei problemi del trasporto in connessione all effetto GZK, conseguenze sull invarianza di Lorentz. Valutazione del rapporto Neutrini /(protoni,nuclei,gamma) e conseguenze astrofisiche e cosmologiche. Spettro di energia e composizione dei raggi cosmici Rivelazione di neutrini / Esperimenti Auger Voli da pallone In costruzione (fase C/D) PAMELA AMS Futuro: EUSO - Sviluppo di Qualifica spazio di modelli rivelatori di particelle. - Simulazioni - Analisi dati Lenti di Fresnel con grandi campi di vista nell ottico e nell UV RICERCA DI STATI ESOTICI DELLA MATERIA Bariogenesi, violazione del numero Barionico, violazione della Parita e dell Inversione Temporale. Modellizzazione di stelle formate da quark strani. Propagazioni di condensati di materia strana nello spazio. MATERIA OSCURA Modelli supersimmetrici della materia oscura. Modelli di localizzazione e accumulo della materia oscura e conseguenze sulla dinamica delle galassie. Modelli di accrescimento di strutture barioniche a grande scala (ammassi di galassie e filamenti). Modelli di materia oscura in aloni galattici. 3

4 EMETTITORI DI ONDE GRAVITAZIONALI SORGENTI GALATTICHE COMPATTE SUPERNOVAE E SNR Teoria relativistica dei collassi stellari. Contributi significativi alla teoria della formazione di un buco nero in sistemi binari con due NS. Test dell emissione di onde in Relatività Generale, modelli di formazione di stelle, possibile scoperta di binarie esotiche impossibili da scoprire elettromagneticamente Determinazioni ad alta precisione di massa e momento angolare dei buchi neri. Determinazione indipendente della distanza del buco nero da usare per censimento cosmologico. Misura dei parametri del buco nero all 1 %. Mappatura dell orizzonte degli eventi. Test del teorema dei buchi neri in Relatività Generale ( no hair theorem ). Teoria delle Supernovae, modelli di formazione di stelle di neutroni e buchi neri rapidamente ruotanti Rivelazione di onde gravitazionali / Esperimenti SMART-2 Futuro: LISA - Sviluppo di Qualifica spazio di modelli rivelatori di onde - Simulazioni gravitazionali - Analisi dati Test di modelli a stringa delle interazioni fondamentali. 4

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