Scheda NuMerJet FINAL




Informazioni generali

Numerical modelling of binary neutron star and neutron star-black hole mergers, short gamma-ray burst jets, and kilonovae

NuMerJet

Programma

R & D

RSN4

Attività: In Itinere; Data inizio: 2017; Data fine: 2030

riccardo.ciolfi riccardo.ciolfi@inaf.it

Nel 2017, la prima rivelazione combinata di onde gravitazionali e segnali elettromagnetici dalla fusione di due stelle di neutroni in un sistema binario ha aperto l'era dell'astrofisica multi-messaggera con sorgenti di onde gravitazionali. L'INAF ha giocato un ruolo di primo piano nelle scoperte rivoluzionarie che hanno accompagnato questo evento, dimostrando in particolare la capacità di competere ai massimi livelli nelle campagne osservative. Il programma NuMerJet si propone di sviluppare competenze complementari e sinergiche sul fronte dei modelli teorici ed interpretativi, sfruttando l'eccellenza dei ricercatori INAF nelle simulazioni numeriche della coalescenza di oggetti compatti e della formazione e propagazione di jet relativistici prodotti da tali sistemi.

In 2017, the first combined detection of gravitational waves and electromagnetic signals from the merger of two neutron stars in a binary system opened the era of multi-messenger astrophysics with gravitational wave sources. INAF played a prime role in the breakthrough discoveries that accompanied such event, demonstrating the ability to compete at the highest level in the observational campaigns. The NuMerJet program aims at developing complementary and synergic capabilities on the theoretical modelling and interpretation side, exploiting the excellence of INAF researchers in numerical simulations of coalescing compact objects and the formation and propagation of relativistic jets produced by these systems.

Fisica degli oggetti compatti galattici ed extragalattici

Fenomeni non termici, raggi cosmici e astroparticelle

Radiazione gravitazionale e test di gravitazione

Tecnologie Informatiche e software


Team Summary

15. Personale INAF coinvolto
Numero di partecipanti INAF al progetto: 18
Struttura Nfte N0 TI 2022 TI 2023 TI 2024 TD 2022 TD 2023 TD 2024 Nex Extra
O.A. PADOVA 2 0 0.70 0.70 0.70 1.00 0.00 0.00 0 0.00
O.A. ARCETRI 2 0 0.40 0.30 0.30 0 0 0 0 0.00
O.A. TORINO 1 0 0.30 0.30 0.30 0 0 0 0 0.00
O.A. ROMA 1 0 0.10 0.10 0.10 0 0 0 0 0.00
OAS BOLOGNA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 1 0.10
O.A. CAPODIMONTE 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
O.A. ABRUZZO 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
O.A. BRERA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
IAPS ROMA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
Totali 6 0 1.50 1.40 1.40 1.00 0.00 0.00 1 0.10
16. Personale Associato INAF coinvolto
Numero di partecipanti Associati INAF: 13
# Struttura TI 2022 TI 2023 TI 2024 TD 2022 TD 2023 TD 2024 Extra
1 Università degli Studi di Firenze 0.30 0.30 0.30 0 0 0 0.00
2 Uni Torino 0.40 0.40 0.40 0 0 0 0.00
3 GSSI 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
4 Uni Padova 0 0 0 1.00 0.00 0.00 0.00
5 INFN - Sez. Roma1 0.20 0.20 0.20 0 0 0 0.00
6 Sapienza Università di Roma 0.10 0.10 0.10 0 0 0 0.00
7 Università di Milano-Bicocca 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
8 Uni Milano-Bicocca 0.80 0.80 0.80 0 0 0 0.00
9 Università di Trento 0.70 0.70 0.70 0 0 0 0.00
Totali 2.50 2.50 2.50 1.00 0.00 0.00 0.00

Fondi a sostegno

21. Totale fondi a disposizione (dato aggregato, k€)
Certi 2022 Certi 2023 Certi 2024 Presunti 2022 Presunti 2023 Presunti 2024
25.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights
# DOI Descrizione Azione
1 10.1093/mnrasl/slaa062 Titolo: Collimated outflows from long-lived binary neutron star merger remnants Autori:Riccardo Ciolfi Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Anno pubblicazione:2020
2 10.3847/2041-8213/abb240 Titolo: Magnetically Driven Baryon Winds from Binary Neutron Star Merger Remnants and the Blue Kilonova of 2017 August Autori:Riccardo Ciolfi and Jay Vijay Kalinani Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2020
3 10.3847/1538-4357/ab9a44 Titolo: Intrinsic Properties of the Engine and Jet that Powered the Short Gamma-Ray Burst Associated with GW170817 Autori:Davide Lazzati and Riccardo Ciolfi and Rosalba Perna Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2020
4 https://doi.org/10.1007/s10714-020-02714-x Titolo: The key role of magnetic fields in binary neutron star mergers Autori:Riccardo Ciolfi Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: General Relativity and Gravitation Anno pubblicazione:2020
5 https://doi.org/10.1088/1361-6382/abebb7 Titolo: Spritz: general relativistic magnetohydrodynamics with neutrinos Autori:F Cipolletta and J V Kalinani and E Giangrandi and B Giacomazzo and R Ciolfi and L Sala and B Giudi .... Publisher:IOP Publishing Rivista: Classical and Quantum Gravity Anno pubblicazione:2021
6 https://doi.org/10.1088/1361-6382/ab8be8 Titolo: Spritz: a new fully general-relativistic magnetohydrodynamic code Autori:F Cipolletta and J V Kalinani and B Giacomazzo and R Ciolfi Publisher:IOP Publishing Rivista: Classical and Quantum Gravity Anno pubblicazione:2020
7 10.1103/PhysRevD.100.023005 Titolo: First 100~ms of a long-lived magnetized neutron star formed in a binary neutron star merger Autori:Riccardo Ciolfi and Wolfgang Kastaun and Jay Vijay Kalinani and Bruno Giacomazzo Publisher:American Physical Society (APS) Rivista: Physical Review D Anno pubblicazione:2019
8 10.1103/PhysRevLett.120.241103 Titolo: Late Time Afterglow Observations Reveal a Collimated Relativistic Jet in the Ejecta of the Binary Neutron Star Merger GW170817 Autori:Davide Lazzati and Rosalba Perna and Brian J. Morsony and Diego Lopez-Camara and Matteo Cantiello a .... Publisher:American Physical Society (APS) Rivista: Physical Review Letters Anno pubblicazione:2018
9 10.1103/PhysRevD.95.063016 Titolo: General relativistic magnetohydrodynamic simulations of binary neutron star mergers forming a long-lived neutron star Autori:Riccardo Ciolfi and Wolfgang Kastaun and Bruno Giacomazzo and Andrea Endrizzi and Daniel M. Siegel .... Publisher:American Physical Society (APS) Rivista: Physical Review D Anno pubblicazione:2017
10 10.1093/mnras/stab1810 Titolo: Short gamma-ray burst jet propagation in binary neutron star merger environments Autori:Andrea Pavan and Riccardo Ciolfi and Jay V Kalinani and Andrea Mignone Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2021



Informazioni Pubbliche

<p>Relativistic binary stars; Neutron stars; Black holes; Gamma-ray bursts; Stellar jets; Transient sources; Gravitational waves; Gravitational wave sources; Ejecta; Nucleosynthesis; Neutron star cores; Cosmological parameters; Magnetohydrodynamics; Relativistic fluid dynamics; General relativity.</p><p> Synergies with the following “Schede INAF”: GRAWITA, THESEUS, ET, Virgo, GRB@MI, GRAPHJC .</p>

In the field of multimessenger astrophysics with GW sources (and in particular BNS/NSBH mergers), INAF is already a major player from the point of view of the observational campaigns, as proven by its prime role in the breakthrough discoveries accompanying the GW170817 event. Complementing the above leadership with top capabilities on theoretical modelling and interpretation can strongtly reinforce the INAF position at the fore-front of this emerging area of investigation.

CINECA (High Performance Computing); Indirect involvement of all observational facilities connected to GRAWITA, plus Virgo and future facilities such as THESEUS and ET


15. Team members, Informazioni generali


15. Personale INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2022/2023/2024) FTE Presunte (2022/2023/2024) Extra
1 riccardo.ciolfi riccardo.ciolfi@inaf.it O.A. PADOVA Y RICERCATORE Coordinatore X X X X X X X OK
2 niccolo.bucciantini niccolo.bucciantini@inaf.it O.A. ARCETRI Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
3 claudio.zanni zanni@oato.inaf.it O.A. TORINO Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
4 luigi.stella luigi.stella@inaf.it O.A. ROMA Y DIRIGENTE DI RICERCA membro X X X X X X X OK
5 barbara.olmi barbara.olmi@inaf.it O.A. ARCETRI Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
6 elena.pian elena.pian@inaf.it OAS BOLOGNA Y DIRIGENTE DI RICERCA membro X X X X X X X OK
7 enrico.cappellaro enrico.cappellaro@inaf.it O.A. PADOVA Y DIRIGENTE DI RICERCA membro X X X X X X X OK
8 massimo.dellavalle massimo.dellavalle@inaf.it O.A. CAPODIMONTE Y DIRIGENTE DI RICERCA membro X X X X X X X OK
9 lorenzo.amati lorenzo.amati@inaf.it OAS BOLOGNA Y DIRIGENTE DI RICERCA membro X X X X X X X OK
10 enzo.brocato enzo.brocato@inaf.it O.A. ABRUZZO Y PRIMO RICERCATORE membro X X X X X X X OK
11 stefano.covino stefano.covino@inaf.it O.A. BRERA Y PRIMO RICERCATORE membro X X X X X X X OK
12 andrea.melandri andrea.melandri@inaf.it O.A. ROMA Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
13 eliana.palazzi eliana.palazzi@inaf.it OAS BOLOGNA Y PRIMO RICERCATORE membro X X X X X X X OK
14 silvia.piranomonte silvia.piranomonte@inaf.it O.A. ROMA Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
15 andrea.rossi andrea.rossi@inaf.it OAS BOLOGNA Y TECNOLOGO membro X X X X X X X OK
16 maria.stratta giulia.stratta@inaf.it IAPS ROMA Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK
17 jay.kalinani jay.kalinani@inaf.it O.A. PADOVA N ASSEGNISTA membro X X X X X X X OK
18 lara.nava lara.nava@inaf.it O.A. BRERA Y RICERCATORE membro X X X X X X X OK

16. Personale Associato INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2022/2023/2024) FTE Presunte (2022/2023/2024) Extra
1 luca.delzanna luca.delzanna@unifi.it Università degli Studi di Firenze Y Professore Associato membro [0.3, 0.3, 0.3] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
2 andrea.mignone mignone@to.infn.it Uni Torino Y professore associato membro [0.4, 0.4, 0.4] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
3 marica.branchesi marica.branchesi@gssi.it GSSI Y Professoressa Ordinaria membro [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
4 andrea.pavan andrea.pavan.20@phd.unipd.it Uni Padova N PhD membro [1.0, 0, 0] [0.0, 1.0, 1.0] 0.0
5 cristiano.palomba cristiano.palomba@roma1.infn.it INFN - Sez. Roma1 Y Ricercatore membro [0.1, 0.1, 0.1] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
6 pia.astone pia.astone@roma1.infn.it INFN - Sez. Roma1 Y Primo Ricercatore membro [0.1, 0.1, 0.1] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
7 paola.leaci paola.leaci@roma1.infn.it Sapienza Università di Roma Y Professore Associato membro [0.1, 0.1, 0.1] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
8 monica.colpi monica.colpi@mib.infn.it Università di Milano-Bicocca Y PO membro [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
9 gor.oganesyan gor.oganesyan@gssi.it GSSI N Postdoc membro [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
10 samuele.ronchini samuele.ronchini@gssi.it GSSI N Dottorando membro [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
11 om.salafia om.salafia@gmail.com Università di Milano-Bicocca N Assegnista membro [0, 0, 0] [0.2, 0.2, 0.2] 0.0
12 bruno.giacomazzo bruno.giacomazzo@unimib.it Uni Milano-Bicocca Y professore associato membro [0.8, 0.8, 0.8] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
13 albino.perego@unitn.it albino.perego@unitn.it Università di Trento Y Professore Associato membro [0.7, 0.7, 0.7] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

The first grant proposal supporting the specific research activities of the NuMerJet program was the PRIN-INAF submitted in November 2019, with a 2-year project titled "Short gamma-ray burst jets from binary neutron star mergers" (PI Riccardo Ciolfi). The project was awarded 51312 Euros and started last year (2021). This is the only grant considered in the total funding estimates below, which thus exclude, e.g., the co-funding represented by the FTE of the involved personnel (TI, postdocs, PhD students, etc.). A successful evolution of the NuMerJet research program would require further financial support (in particular, to cover a few postdoc positions) that is not guaranteed at the moment, nor included in the total funding estimates below.


Tabella fondi:

# Provenienza Certi 2022 (k€) Certi 2023 (k€) Certi 2024 (k€) Presun. 2022 (k€) Presun. 2023 (k€) Presun. 2024 (k€) Totale Certi (k€) Totale Presunti (k€)
1 PRIN-INAF 2019 25.5 0.0 0 0.0 0.0 0 25 0


Tabella fondi Astrofisica Fondamentale e PNRR:
# Provenienza Fondi 2022 (€) Fondi 2023 (€) Fondi 2024 (€)