Scheda NonthermalWEB FINAL




Informazioni generali

Accelerazione di particelle ed emissione non termica in ammassi di galassie e filamenti

NonthermalWEB

Programma

RSN1

RSN4

Attività: In Itinere; Data inizio: 2000; Data fine: 2030

gianfranco.brunetti gianfranco.brunetti@inaf.it

L'emissione radio da ammassi di galassie rivela la presenza di particelle relativistiche e campi magnetici nell'ICM, la cui origine è un problema ancora aperto. Negli ultimi 2 decenni, INAF ha condotto studi pionieristici nel campo in banda radio e X scoprendo una connessione fra emissione radio e dinamica degli ammassi e suggerendo che parte dell’energia dissipata nella formazione degli ammassi è trasferita in campi e particelle.
Capire la natura dei meccanismi alla base di questi fenomeni ha un impatto fondamentale sulla comprensione della fisica dell'ICM e degli ammassi. In questo, INAF ha fornito un contributo fondamentale definendo l'attuale quadro teorico.
Una rivoluzione nel campo è attesa dalle osservazioni con i radiotelescopi di nuova generazione combinate con dati X e gamma.

Cluster scale radio emission reveals the presence of relativistic particles and magnetic fields in the ICM, their origin is a long-standing problem. In the last 2 decades, INAF pioneered the field with numerous studies in radio and X-rays. They proved a connection between radio emission and cluster dynamics, suggesting that merger-driven kinetic energy is turned into fields and particles by complex mechanisms. Addressing these mechanisms has an important impact on our understanding of the physics of the ICM and on the evolution of clusters. In this respect INAF has provided a fundamental contribution setting the current theoretical picture. Radio data from the next generation of facilities and complementary data at high energies have now the potential of a revolution in the field.

Ammassi, struttura a grande scala dell Universo e mezzo intergalattico

Fenomeni non termici, raggi cosmici e astroparticelle


Team Summary

15. Personale INAF coinvolto
Numero di partecipanti INAF al progetto: 16
Struttura Nfte N0 TI 2022 TI 2023 TI 2024 TD 2022 TD 2023 TD 2024 Nex Extra
IRA BOLOGNA 7 0 1.40 1.40 1.40 0.60 0.30 0.00 0 0.00
IASF MILANO 1 0 0.10 0.10 0.10 0.00 0.00 0.00 2 0.30
O.A. BRERA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 1 0.10
OAS BOLOGNA 1 0 0.00 0.00 0.00 0.20 0.20 0.00 1 0.10
Totali 9 0 1.50 1.50 1.50 0.80 0.50 0.00 4 0.50
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 di Bologna 0.80 0.80 0.80 1.90 1.00 0.30 0.00
2 IRA-INAF 0 0 0 0.20 0.20 0.20 0.00
3 IRA BOLOGNA 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.10
4 Uni Torino 0.20 0.20 0.20 0 0 0 0.00
Totali 1.00 1.00 1.00 2.10 1.20 0.50 0.10

Fondi a sostegno

21. Totale fondi a disposizione (dato aggregato, k€)
Certi 2022 Certi 2023 Certi 2024 Presunti 2022 Presunti 2023 Presunti 2024
50.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights
# DOI Descrizione Azione
1 10.1103/PhysRevLett.124.051101 Titolo: Second-order Fermi Reacceleration Mechanisms and Large-Scale Synchrotron Radio Emission in Intracluster Bridges Autori:Gianfranco Brunetti and Franco Vazza Publisher:American Physical Society (APS) Rivista: Physical Review Letters Anno pubblicazione:2020
2 10.1111/j.1365-2966.2007.11771.x Titolo: Compressible turbulence in galaxy clusters: physics and stochastic particle re-acceleration Autori:G. Brunetti and A. Lazarian Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2007
3 10.1046/j.1365-8711.2001.03978.x Titolo: Particle reacceleration in the Coma cluster: radio properties and hard X-ray emission Autori:G. Brunetti and G. Setti and L. Feretti and G. Giovannini Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2001
4 10.1093/mnras/stx2830 Titolo: Resolved magnetic dynamo action in the simulated intracluster medium Autori:F. Vazza and G. Brunetti and M. Brüggen and A. Bonafede Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2017
5 10.1088/0004-637X/777/2/141 Titolo: REVISITING SCALING RELATIONS FOR GIANT RADIO HALOS IN GALAXY CLUSTERS Autori:R. Cassano and S. Ettori and G. Brunetti and S. Giacintucci and G. W. Pratt and T. Venturi and R. K .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2013
6 10.1088/2041-8205/721/2/L82 Titolo: ON THE CONNECTION BETWEEN GIANT RADIO HALOS AND CLUSTER MERGERS Autori:R. Cassano and S. Ettori and S. Giacintucci and G. Brunetti and M. Markevitch and T. Venturi and M. .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2010
7 10.1051/0004-6361:200809622 Titolo: GMRT radio halo survey in galaxy clusters atz Autori:T. Venturi and S. Giacintucci and D. Dallacasa and R. Cassano and G. Brunetti and S. Bardelli and G .... Publisher:EDP Sciences Rivista: Astronomy \& Astrophysics Anno pubblicazione:2008
8 10.1038/nature07379 Titolo: A low-frequency radio halo associated with a cluster of galaxies Autori:G. Brunetti and S. Giacintucci and R. Cassano and W. Lane and D. Dallacasa and T. Venturi and N. E. .... Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: Nature Anno pubblicazione:2008
9 10.1093/mnras/stw2351 Titolo: Turbulence and vorticity in Galaxy clusters generated by structure formation Autori:F. Vazza and T. W. Jones and M. Brüggen and G. Brunetti and C. Gheller and D. Porter and D. Ryu Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2016
10 10.1051/0004-6361/202039428 Titolo: Understanding the radio relic emission in the galaxy cluster MACS J0717.5$\mathplus$3745: Spectral analysis Autori:K. Rajpurohit and D. Wittor and R. J. van Weeren and F. Vazza and M. Hoeft and L. Rudnick and N. Lo .... Publisher:EDP Sciences Rivista: Astronomy \& Astrophysics Anno pubblicazione:2021



Informazioni Pubbliche

Astrophysical magnetism; Cosmic magnetic fields theory; Large-scale structure of the Universe; Galaxy clusters; Intracluster medium; Plasma astrophysics; Cosmic rays; Particle acceleration; Active galactic nuclei; Radio Astronomy; X-ray Astronomy; Gamma-ray Astronomy; SCHEDE LEGATE A QUESTA SCHEDA: SKA; LOFAR-It;

In Italy the research in the field started in 1990s at IRA and UniBo, and strengthened in the early 2000s thanks to the establishment of a group that combined skills in radio data analysis with theoretical competences and skills in X-ray data analysis. INAF research has had a fundamental impact obtaining most of the observational milestones and establishing the current theoretical paradigm in the field. These results inspired the LOFAR science case on galaxy clusters, and large programs at the GMRT and MeerKAT. INAF personnel are currently leading the research on galaxy clusters and filaments in the LOFAR KPs and are strongly involved in the MeerKAT, ASKAP and SKA science cases and in the CTA KP on galaxy clusters.

LOFAR; MeerKAT; JVLA; uGMRT; Chandra; XMM; Suzaku; FERMI; CTA; Athena; SKA; CINECA; JSC (Julich Supercomputing Center, JUWELS), CSCS-ETH (PizDaint); GENCI-TGCC (Curie)


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 gianni.bernardi gianni.bernardi@inaf.it IRA BOLOGNA Y RICERCATORE Radio data X X X X X X X OK
2 rossella.cassano rcassano@ira.inaf.it IRA BOLOGNA Y RICERCATORE Theoretical models X X X X X X X OK
3 tiziana.venturi t.venturi@ira.inaf.it IRA BOLOGNA Y DIRIGENTE DI RICERCA Radio data X X X X X X X OK
4 gianfranco.brunetti gianfranco.brunetti@inaf.it IRA BOLOGNA Y PRIMO RICERCATORE Theoretical models X X X X X X X OK
5 fabio.gastaldello fabio.gastaldello@inaf.it IASF MILANO Y RICERCATORE X-ray data X X X X X X X OK
6 mariachiara.rossetti mariachiara.rossetti@inaf.it IASF MILANO Y RICERCATORE X-ray data X X X X X X X OK
7 simona.ghizzardi simona.ghizzardi@inaf.it IASF MILANO Y RICERCATORE X-ray data X X X X X X X OK
8 sabrina.degrandi sabrina.degrandi@inaf.it O.A. BRERA Y RICERCATORE X-ray data X X X X X X X OK
9 stefano.ettori stefano.ettori@inaf.it OAS BOLOGNA Y PRIMO RICERCATORE X-ray data X X X X X X X OK
10 mauro.sereno mauro.sereno@inaf.it OAS BOLOGNA Y RICERCATORE dynamics X X X X X X X OK
11 claudio.gheller gheller@ira.inaf.it IRA BOLOGNA N TECNOLOGO numerical simulations X X X X X X X OK
12 luca.bruno l.bruno@ira.inaf.it IRA BOLOGNA N ASSOCIATO - DOTTORANDO STRUTTURE radio data X X X X X X X OK
13 lorenzo.lovisari lorenzo.lovisari@inaf.it OAS BOLOGNA N ASSEGNISTA X-ray data X X X X X X X OK
14 iacopo.bartalucci iacopo.bartalucci@inaf.it IASF MILANO N ASSEGNISTA X-ray data X X X X X X X OK
15 francesco.degasperin francesco.degasperin@inaf.it IRA BOLOGNA Y RICERCATORE Radio data X X X X X X X OK
16 marisa.brienza m.brienza@ira.inaf.it OAS BOLOGNA N ASSEGNISTA Radio data 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 franco.vazza franco.vazza2@unibo.it Università di Bologna Y Professore associato Numerical simulations [0.4, 0.4, 0.4] [0.0, 0.0, 0.4] 0.0
2 annalisa.bonafede annalisa.bonafede@inaf.it Università di Bologna Y Prof Ass Radio data [0.2, 0.2, 0.2] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
3 daniele.dallacasa ddallaca@ira.inaf.it Università di Bologna Y professore associato Radio data [0.1, 0.1, 0.1] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
4 myriam.gitti myriam.gitti@unibo.it Università di Bologna Y Prof Associato X-ray data [0.1, 0.1, 0.1] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
5 kamlesh.rajpurohit kamlesh.rajpurohit@unibo.it Università di Bologna N post doc Radio data [0.5, 0.5, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
6 chris.riseley chris.riseley.astro@gmail.com Università di Bologna N post doc Radio data [0.4, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
7 chiara.stuardi chiara.stuardi2@unibo.it Università di Bologna N post doc Radio data [0.2, 0.2, 0] [0.0, 0.0, 0.2] 0.0
8 luigina.feretti lferetti@ira.inaf.it IRA-INAF N quiescenza Radio data [0.2, 0.2, 0.2] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
9 gabriele.giovannini ggiovann@ira.inaf.it IRA BOLOGNA N ASSOCIATO INAF Radio data [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.1
10 paola.dominguez paoladominguez@protonmail.com Università di Bologna N post doc Numerical simulations [0.3, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
11 pignataro.giada giada.pignataro2@unibo.it Università di Bologna N PhD Radio data [0.3, 0.3, 0.3] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
12 nadia.biava nadia.biava2@unibo.it Università di Bologna N PhD Radio data [0.2, 0, 0] [0.0, 0.2, 0.0] 0.0
13 andrea.mignone mignone@to.infn.it Uni Torino Y professore associato Simulazioni numeriche [0.2, 0.2, 0.2] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

Il programma è stato supportato negli anni da diversi fondi acquisiti tramite bandi competitivi, inclusi PRIN-INAF, borse Marie-Curie e ERC grants. Non essendoci tuttavia una data di inizio e fine vengono messi "=0" i campi. In Tabella vengono considerati i fondi INAF (residui PRIN mainstream per 2021) dedicati alla ricerca e i fondi ERC a supporto del personale postdoc (UniBo-IRA).


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 COFIN EUROPEI 40 0 0 0 0 0 40 0
2 INAF 10 0 0 0 0 0 10 0


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