Scheda MSP FINAL




Informazioni generali

Pulsar al millisecondo in sistemi binari compatti

MSP

Programma

Infrastruttura Inaf

Infrastruttura Internazionale

Missione spaziale Internazionale

RSN4

RSN2

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

alessandro.papitto alessandro.papitto@inaf.it

Le millisecond pulsar (MSP) in sistemi binari compatti sono il risultato di un'evoluzione secolare che include fasi in cui la stella di neutroni (NS) emette radiazione per accrescimento di materia persa dalla stella compagna, oppure per la rapida rotazione del suo campo magnetico. Recentemente si è dimostrato che queste pulsar possono effettuare transizioni tra questi regimi in pochi giorni, aprendo nuove opportunità osservative. Il nostro gruppo ha svolto un ruolo primario nella caratterizzazione delle MSP. Intendiamo continuare a esplorare le loro proprietà uniche per studiare l'interazione tra il vento della pulsar ed il plasma in accrescimento, i processi di accelerazione di particelle ed emissione di radiazione, l'equazione di stato delle NS, l'evoluzione dei sistemi binari compatti.

Millisecond pulsars (MSP) in compact binary systems are the outcome of a secular evolutionary history that involves emission powered by either accretion of matter transferred from the companion star or the rotation of the pulsar magnetic field. Recently, the discovery of a few transitional systems has shown that switching between these regimes can occur over timescales of days, opening new observational opportunities. Our team played a significant role in discovering and characterizing the different classes of compact binary MSPs. We aim at exploiting the unique multi-wavelength properties of these sources to probe the (i) pulsar wind/plasma interaction, (ii) the resulting particle acceleration and emission processes, (iii) the neutron star equation of state, (iv) the binary evolution.

Struttura ed evoluzione stellare, incluse le fasi finali

Fisica degli oggetti compatti galattici ed extragalattici

Fenomeni non termici, raggi cosmici e astroparticelle

Infrastrutture da Terra (utilizzo)

Infrastrutture dallo spazio per l’osservazione dell Universo (utilizzo)


Team Summary

15. Personale INAF coinvolto
Numero di partecipanti INAF al progetto: 20
Struttura Nfte N0 TI 2024 TI 2025 TI 2026 TD 2024 TD 2025 TD 2026 Nex Extra
O.A. ROMA 3 0 0.60 0.20 0.40 1.00 1.00 0.00 0 0.00
O.A. CAGLIARI 3 0 0.20 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0 0.00
O.A. CAPODIMONTE 1 0 0.25 0.10 0.20 0 0 0 0 0.00
O.A. BRERA 3 0 0.40 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0 0.00
O.A. TRIESTE 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
IASF PALERMO 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
O.A. PADOVA 1 0 0.10 0.10 0.10 0 0 0 0 0.00
IAPS ROMA 0 0 0 0 0 0.00 0.00 0.00 1 0.10
Totali 11 0 1.55 0.70 1.00 1.20 1.20 0.20 1 0.10
16. Personale Associato INAF coinvolto
Numero di partecipanti Associati INAF: 12
# Struttura TI 2024 TI 2025 TI 2026 TD 2024 TD 2025 TD 2026 Extra
1 ASI 0.20 0.20 0.20 0 0 0 0.00
2 INAF OAR 0 0 0 0.20 0.20 0.20 0.00
3 Università di Cagliari 0.40 0.40 0.40 0 0 0 0.00
4 Università di Palermo 0.40 0.40 0.20 0 0 0 0.00
5 Univ. Cagliari 0.20 0.20 0.00 0 0 0 0.00
6 INAF OAArcetri 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
7 INFN-Sezione Roma1 0 0 0 0.10 0.10 0.00 0.00
8 CSIC Barcelona, Spain 0 0 0 0.20 0.20 0.20 0.00
9 INAF-IAPS 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
Totali 1.20 1.20 0.80 0.50 0.50 0.40 0.00

Fondi a sostegno

21. Totale fondi a disposizione (dato aggregato, k€)
Certi 2024 Certi 2025 Certi 2026 Presunti 2024 Presunti 2025 Presunti 2026
95.0 0.0 0.0 0.0 50.0 0.0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights
# DOI Descrizione Azione
1 10.1038/nature12470 Titolo: Swings between rotation and accretion power in a binary millisecond pulsar Autori:A. Papitto and C. Ferrigno and E. Bozzo and N. Rea and L. Pavan and L. Burderi and M. Burgay and S. .... Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: Nature Anno pubblicazione:2013
2 10.1038/s41550-017-0266-2 Titolo: Optical pulsations from a transitional millisecond pulsar Autori:F. Ambrosino and A. Papitto and L. Stella and F. Meddi and P. Cretaro and L. Burderi and T. Di Salv .... Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: Nature Astronomy Anno pubblicazione:2017
3 10.1038/s41550-021-01308-0 Titolo: Optical and ultraviolet pulsed emission from an accreting millisecond pulsar Autori:F. Ambrosino and A. Miraval Zanon and A. Papitto and F. Coti Zelati and S. Campana and P. D'Avanzo .... Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: Nature Astronomy Anno pubblicazione:2021
4 10.3847/1538-4357/ab2fdf Titolo: Pulsating in Unison at Optical and X-Ray Energies: Simultaneous High Time Resolution Observations of the Transitional Millisecond Pulsar PSR J1023$\mathplus$0038 Autori:A. Papitto and F. Ambrosino and L. Stella and D. Torres and F. Coti Zelati and A. Ghedina and F. Me .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2019
5 10.1093/mnras/stv2109 Titolo: Multiwavelength observations of the transitional millisecond pulsar binary XSS~J12270-4859 Autori:D. de Martino and A. Papitto and T. Belloni and M. Burgay and E. De Ona Wilhelmi and J. Li and A. P .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2015
6 10.1086/342505 Titolo: An XMM-Newton Study of the 401 Hz Accreting Pulsar SAX J1808.4-3658 in Quiescence Autori:S. Campana and L. Stella and F. Gastaldello and S. Mereghetti and M. Colpi and G. L. Israel and L. .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2002
7 10.1086/324220 Titolo: Where May Ultrafast Rotating Neutron Stars Be Hidden? Autori:Luciano Burderi and Andrea Possenti and Francesca D'Antona and Tiziana Di Salvo and Marta Burgay an .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2001
8 10.1093/mnrasl/slv013 Titolo: X-ray coherent pulsations during a sub-luminous accretion disc state of the transitional millisecond pulsar XSS J12270-4859 Autori:A. Papitto and D. de Martino and T. M. Belloni and M. Burgay and A. Pellizzoni and A. Possenti and .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Anno pubblicazione:2015
9 10.1007/978-3-030-85198-9_6 Titolo: Transitional Millisecond Pulsars Autori:Alessandro Papitto and Domitilla de Martino Publisher:Springer International Publishing Anno pubblicazione:2021
10 10.1007/978-3-030-85198-9_4 Titolo: Accretion Powered X-ray Millisecond Pulsars Autori:Tiziana Di Salvo and Andrea Sanna Publisher:Springer International Publishing Anno pubblicazione:2021



Informazioni Pubbliche

High Energy Astrophysics; Transient sources; Stellar remnants; Compact objects; Stellar Astronomy Schede collegate: SCOX-0 (Belloni); SKA_Science (Prandoni); SIFAP2 (Ambrosino); FPC-OA (Zampieri)

INAF has a recognized leading role in the study of MSPs. Our team puts together the efforts of the six Italian groups working on this topic (OAR/OACN, OAB, OAC, OAPd, Univ. Cagliari & Palermo). Since 1998, our team has achieved considerable success in discovering and characterizing new MSP systems (see Sect. 10). This has resulted in a remarkable publication record (see Sect. 22 and 23), which includes four papers as the lead author in high-impact scientific journals. INAF features leading instruments for optical high-time resolution astronomy such as SiFAP2@TNG (see Scheda SIFAP2, Ambrosino) and Aqueye+@Copernicus (see Scheda FPC-OA, Zampieri), and members of our team have preferential access to those data. Members of our team are also working on the definition of the science case of future facilities such as SOXS, IXPE, SKA & CTA. Together with a continued access to world-class observatories through competitive, this will bolster the INAF role in the ever-developing field of MSP.

INAF: radio (SRT); nearIR/optical/UV (TNG, REM, Oss. Asiago); nonINAF: , radio (Parkes, MeerKAT, LOFAR, SKA); nearIR/optical/UV (NTT, WHT, NOT, SALT, TESS, VLT, HST); X-rays (XMM-Newton, Swift, INTEGRAL, Chandra, NuSTAR, NICER, IXPE); gamma-rays (Fermi).


15. Team members, Informazioni generali


15. Personale INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2024/2025/2026) FTE Presunte (2024/2025/2026) Extra
1 alessandro.papitto alessandro.papitto@inaf.it O.A. ROMA Y PRIMO RICERCATORE Coordinatore e Osservazioni, analisi e interpretazione dati X, UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
2 filippo.ambrosino filippo.ambrosino@inaf.it O.A. ROMA Y RICERCATORE Osservazioni e analisi dati UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
3 marta.burgay marta.burgay@inaf.it O.A. CAGLIARI Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni e analisi dati radio X X X X X X X OK
4 domitilla.demartino domitilla.demartino@inaf.it O.A. CAPODIMONTE Y DIRIGENTE DI RICERCA Osservazioni, analisi e interpretazione dati X, UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
5 sergio.campana sergio.campana@inaf.it O.A. BRERA Y DIRIGENTE DI RICERCA Osservazioni, analisi e interpretazione dati X, UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
6 paolo.davanzo paolo.davanzo@inaf.it O.A. BRERA Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni, analisi e interpretazione dati X, UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
7 elena.mason elena.mason@inaf.it O.A. TRIESTE Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni, analisi e interpretazione dati UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
8 piergiorgio.casella piergiorgio.casella@inaf.it O.A. ROMA Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni, analisi e interpretazione dati X, UV/ottico/nIR X X X X X X X OK
9 andrea.possenti andrea.possenti@inaf.it O.A. CAGLIARI Y DIRIGENTE DI RICERCA Osservazioni e analisi dati radio X X X X X X X OK
10 alessandro.corongiu alessandro.corongiu@inaf.it O.A. CAGLIARI Y RICERCATORE Osservazioni e analisi dati radio X X X X X X X OK
11 delphine.perrodin delphine.perrodin@inaf.it O.A. CAGLIARI Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni e analisi dati radio X X X X X X X OK
12 maura.pilia maura.pilia@inaf.it O.A. CAGLIARI Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni e analisi dati radio, X, gamma X X X X X X X OK
13 fabio.pintore fabio.pintore@inaf.it IASF PALERMO Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni e analisi dati X X X X X X X X OK
14 luca.zampieri luca.zampieri@oapd.inaf.it O.A. PADOVA Y DIRIGENTE DI RICERCA Osservazioni e analisi dati ottici X X X X X X X OK
15 alessandro.dimarco alessandro.dimarco@inaf.it IAPS ROMA N RICERCATORE Osservazioni e analisi dati polarimetria X X X X X X X X OK
16 sara.motta sara.motta@inaf.it O.A. BRERA Y PRIMO RICERCATORE Osservazioni e analisi dati X X X X X X X X OK
17 alessandro.ridolfi alessandro.ridolfi@inaf.it O.A. CAGLIARI N ASSOCIATO Osservazioni e analisi dati radio X X X X X X X OK
18 gian.israel gianluca.israel@inaf.it O.A. ROMA Y DIRIGENTE DI RICERCA Osservazione e analisi dati X X X X X X X X OK
19 maria.baglio maria.baglio@inaf.it O.A. BRERA N ASSEGNISTA Osservazioni e analisi dati polarimetria ottica, X X X X X X X X OK
20 riccardo.laplaca riccardo.laplaca@inaf.it O.A. ROMA N ASSEGNISTA Analisi osservazioni ottiche e Interpretazione teorica X X X X X X X OK

16. Personale Associato INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2024/2025/2026) FTE Presunte (2024/2025/2026) Extra
1 arianna.miraval arianna.miraval@asi.it ASI Y Ricercatrice Tecnologa Osservazioni e analisi dati banda X/ottico/UV [0.2, 0.2, 0.2] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
2 luigi.stella luigi.stella@inaf.it INAF OAR N Associato quiescente Interpretazione teorica [0.2, 0.2, 0.2] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
3 luciano.burderi burderi@dsf.unica.it Università di Cagliari Y Professore Ordinario Osservazioni e analisi dati X e interpretazione teorica [0.2, 0.2, 0.2] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
4 tiziana.disalvo tiziana.disalvo@unipa.it Università di Palermo Y Professore Ordinario Osservazioni e analisi dati X e interpretazione teorica [0.2, 0.2, 0.2] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
5 andrea.sanna andrea.sanna@dsf.unica.it Univ. Cagliari Y Professore Associato Osservazioni e analisi dati X [0.2, 0.2, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
6 alessandro.riggio alessandro.riggio@dsf.unica.it Università di Cagliari Y Professore Associato Osservazioni e analisi dati X [0.2, 0.2, 0.2] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
7 aleksandr.burtovoi aleksandr.burtovoi@inaf.it INAF OAArcetri N Assegnista Osservazioni e analisi dati ottici [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
8 simone.dallosso simone.dall-osso@roma1.infn.it INFN-Sezione Roma1 N Ricercatore TD Interpretazione teorica [0.1, 0.1, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
9 francesco.cotizelati cotizelati@ice.csic.es CSIC Barcelona, Spain N Ricercatore TD Osservazioni e analisi dati X, ottici, radio [0.2, 0.2, 0.2] [0.2, 0.2, 0.0] 0.0
10 rosario.iaria rosario.iaria@unipa.it Università di Palermo Y Professore Associato Osservazioni in banda X [0.2, 0.2, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
11 giulia.illiano giulia.illiano@inaf.it INAF OAR N Studentessa di dottorato Osservazioni e analisi dati banda X/ottico/UV [0, 0, 0] [0.0, 0.4, 0.4] 0.0
12 fabio.lamonaca fabio.lamonaca@inaf.it INAF-IAPS N Dottorando Polarimetria X [0, 0, 0] [0.0, 0.2, 0.2] 0.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

So far, four main sources have funded the activities of the team: (i) INAF mainly through a fraction of funds allocated to larger projects proposed by a broader collaboration to INAF/ASI grants (PI: Belloni - see Scheda SCOX-0; De Rosa), SKA/CTA grants (PI: Possenti; Giroletti), Italian/South Africa collaborations (PI: Venturi), INAF mainstream and INAF Large Grant (PI: Papitto). The fraction of funds dedicated to this project were 120k€ from INAF/ASI, 90 k€ from INAF Large Grant (only the fraction of the funding related to the scheda MSP is reported), 25 k€ from SKA/CTA, 5k€ from ITA/SAF bilateral, 5k€ from mainstream. (ii) ASI grants for the analysis of high energy satellites (e.g. NuSTAR) data (PI: Papitto; De Martino), ~50k€ (iii) EU H2020 through individual fellowships (e.g. Marie Curie) or in large collaborations (e.g. COST actions); total ~200k€; (iv) PRIN (PI: D'Amico); fraction allocated to the project ~100 k€. The current funding sources are: (v) PRIN 2020 (PI: Astone, INAF resp.: Stella); fraction allocated to the project ~100 k€. Funding will be dedicated to the search for periodic signals from candidate sources of continuous gravitational waves. (ii) INAF Large Grant 2022 "Uncovering the optical beat of the fastest magnetised neutron stars" (FANS; PI: Papitto)"; fraction allocated to the project 90k€ Resources to fund one additional postdoc for one year, travels and computer HW for data analysis and storage have been also included (~50k€), and will be requested through a PRIN INAF Guest Observer Grant grant proposal.


Tabella fondi:

# Provenienza Certi 2024 (k€) Certi 2025 (k€) Certi 2026 (k€) Presun. 2024 (k€) Presun. 2025 (k€) Presun. 2026 (k€) Totale Certi (k€) Totale Presunti (k€)
1 PRIN 2020 (PI: Astone) 50 0 0 0 0 0 50 0
2 INAF RF (Large Grant & GO) 45 0 0 0 50 0 45 50


Tabella fondi Astrofisica Fondamentale e PNRR:
# Provenienza Fondi 2024 (€) Fondi 2025 (€) Fondi 2026 (€)