Scheda PWNnumpol FINAL

Informazioni generali

Numerical Studies of Pulsar Wind Nebulae in The Light of IXPE

PWNnumpol

Programma

RSN4

Attività: Nuova; Data inizio: 2022; Data fine: 2026

niccolo.bucciantini niccolo.bucciantini@inaf.it

Le nebulose da Pulsar (PWNe) sono un ambiente astrofisico in cui processi ad alta energia, la dinamica dei flussi relativistici, l'accelerazione e l'emissione di particelle non termiche possono essere studiati con grande dettaglio. Sfortunatamente l'imaging a raggi X di per sé offre poche o nessuna informazione che potrebbe aiutarci a stimare il livello di turbolenza in questi sistemi e comprendere la sua relazione con le loro proprietà su larga scala. La polarimetria a raggi X potrebbe offrirci un'opportunità senza precedenti per affrontare questo problema. Il satellite IXPE, ci fornirà per la prima volta immagini polarimetriche risolte nello spazio di alcune PWNe. Scopo del programma è sviluppare e studiare modelli numerici MHD turbolenti di PWNe e applicare i risultati ai dati IXPE.

Pulsar Wind Nebulae (PWNe) are the most unique astrophysical environment where high energy processes, the dynamics of relativistic outflows, non-thermal particle acceleration and emission, can be investigated with great detail. Unfortunately, X-ray imaging per se offers little to no information that could help us to constrain the level of turbulence in these systems, and understand its relation to their large scale properties. X-ray polarimetry could offer us an unprecedented opportunity to address this issue. The newly operating IXPE satellite will provide us, for the first time, with space-resolved polarimetric imaging of some PWNe. Scope of the project is to develop and investigate turbulent MHD models of PWNe with numerical tools and apply the results to upcoming IXPE data.

Fisica degli oggetti compatti galattici ed extragalattici

Fenomeni non termici, raggi cosmici e astroparticelle

Tecnologie per Astronomia delle Alte Energie

Tecnologie Informatiche e software

Team Summary

15. Personale INAF coinvolto

Numero di partecipanti INAF al progetto: 5

Struttura	Nfte	N0	TI 2023	TI 2024	TI 2025	TD 2023	TD 2024	TD 2025	Nex	Extra
O.A. ARCETRI	4	0	0.70	0.70	0.00	0	0	0	0	0.00
Totali	4	0	0.70	0.70	0.00	0.00	0.00	0.00	0	0.00

16. Personale Associato INAF coinvolto

Numero di partecipanti Associati INAF: 1

#	Struttura	TI 2023	TI 2024	TI 2025	TD 2023	TD 2024	TD 2025	Extra
1	Università degli Studi di Firenze	0.20	0.20	0.00	0	0	0	0.00
	Totali	0.20	0.20	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00

Fondi a sostegno

21. Totale fondi a disposizione (dato aggregato, k€)

Certi 2023	Certi 2024	Certi 2025	Presunti 2023	Presunti 2024	Presunti 2025
29.0	10.0	0.0	0.0	0.0	0.0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights

#	DOI	Descrizione	Azione
1	10.48550/arXiv.2207.05573	Title: Simultaneous space and phase resolved X-ray polarimetry of the Crab Pulsar and Nebula Authors: Bucciantini n., et al. To be published in Nature Astronomy (2023)
2	10.48550/arXiv.2302.00346	Title: Polarisation Leakage due to Errors in Track Reconstruction in Gas Pixel Detectors Authors: Bucciantini, N. ; Di Lalla, N. ; Romani, R. W. R. ; Silvestri, S. ; Negro, M. ; Baldini, L. ; Tennant, A. F. ; Manfreda, A. To be published in A&A (2023)

Informazioni Pubbliche

Pulsar wind nebulae Pulsars Relativistic astrophysics Synchrotron emission Relativistic fluid dynamics Magnetohydrodynamics Magnetohydrodynamical simulations X-ray astronomy X-ray observatories X-ray telescopes

INAF has a leading role in the IXPE collaboration. The PI of this program is IXPE TWG leader for PWNe and PSRs, and as such in a unique position with respect to the accessibility and observational analysis of upcoming data, as well as for interacting with other IXPE groups. He collaborates directly with the Software Developers of the IXPE satellites data reduction pipeline.  The present program is then a natural process in order to maximise the results of INAF commitment in the IXPE collaboration.On the other hand the Arcetri Team is a world leader in the study of PWNe, numerical MHD, and it has been one of the prime contributors to the development of the current MHD paradigm. It has a long standing record of achievements in the field of PWNe/SNRs, particle acceleration and numerical relativistic MHD. A complete set of tools specifically designed for this kind of studies had been developed through the years, as well as a long  experience in the field.

IXPE;CHANDRA;CINECA

15. Team members, Informazioni generali

15. Personale INAF coinvolto

#	Nome	E-mail	Struttura	TI	Qualifica	Ruolo nel Progetto	FTE Impegnate (2023/2024/2025)	FTE Presunte (2023/2024/2025)	Extra
1	niccolo.bucciantini	niccolo.bucciantini@inaf.it	O.A. ARCETRI	Y	RICERCATORE	PI	X X X	X X X	X
2	barbara.olmi	barbara.olmi@inaf.it	O.A. ARCETRI	Y	RICERCATORE	CoI	X X X	X X X	X
3	elena.amato	elena.amato@inaf.it	O.A. ARCETRI	Y	RICERCATORE	CoI	X X X	X X X	X
4	rino.bandiera	rino.bandiera@inaf.it	O.A. ARCETRI	Y	ASTRONOMO ASSOCIATO	CoI	X X X	X X X	X
5	giovanni.morlino	giovanni.morlino@inaf.it	O.A. ARCETRI	Y	RICERCATORE	Collaboratore	X X X	X X X	X

16. Personale Associato INAF coinvolto

#	Nome	E-mail	Struttura	TI	Qualifica	Ruolo nel Progetto	FTE Impegnate (2023/2024/2025)	FTE Presunte (2023/2024/2025)	Extra
1	luca.delzanna	luca.delzanna@unifi.it	Università degli Studi di Firenze	Y	Professore Associato	CoI	[0.2, 0.2, 0]	[0.0, 0.0, None]	-1.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

Il programma al momento e' finanziato per il 2023-2024 con un MiniGrant INAF

Tabella fondi:

#	Provenienza	Certi 2023 (k€)	Certi 2024 (k€)	Certi 2025 (k€)	Presun. 2023 (k€)	Presun. 2024 (k€)	Presun. 2025 (k€)	Totale Certi (k€)	Totale Presunti (k€)
1	INAF MiniGrant	10.0	10.0	0	0	0	0	20	0

Tabella fondi Astrofisica Fondamentale e PNRR:

#	Provenienza	Fondi 2023 (€)	Fondi 2024 (€)	Fondi 2025 (€)
1	INAF - Mini Grant	19800.0