Scheda BALROG FINAL




Informazioni generali

Beyond Accretion Limits: the Rise Of pulsating-Gems

BALROG

Programma

RSN4

RSN1

RSN2

RSN5

Attività: In Itinere; Data inizio: 2017; Data fine: 2032

gian.israel gianluca.israel@inaf.it

Le sorgenti di raggi X ultraluminose pulsanti (PULX) sono stelle di neutroni extra-galattiche non-nucleari con una luminosita' superiore a quella Eddington che gli competerebbe (fino a 500 volte), con periodi tra 18s e 400ms. Questi segnali sono variabili in intensita', fase e periodo a causa del loro moto orbitale e di un derivata prima elevata dovuta all'alto tassi di accrescimento. Non e' dunque inatteso il fatto che le PULX sono state identificate recentemente e sono solo sei. Tuttavia, i risultati ottenuti negli ultimi anni suggeriscono che una frazione significativa delle ULX potrebbeero essere PULX. Inoltre, la loro luminosita' super-Eddignton non e' di facile spiegazione. BALROG si prefigge di comprendere meglio il funzionamento delle PULX.  

Pulsating Ultraluminous X-ray sources (PULXs) are non-nuclear extra-galactic accreting NSs with a luminosity in excess of the Eddington one (up to 500 times), and showing faint pulsations in the 18s-400ms range. These signals are variable in intensity, phase and period due to the orbital Doppler effect and a strong first period derivative likely originated by the high mass accretion rate. It is therefore not unexpected that we discovered only six objects of this class so far. Nonetheless, the current findings suggest that PULXs could account for the greatest part of the known ULXs. Moreover, their super-Eddington luminosity is hard to interpret in the context of standard accretion models. BALROG is aimed at understanding the puzzling properties of PULXs.

Galassie, AGN e loro evoluzione

Struttura ed evoluzione stellare, incluse le fasi finali

Fisica degli oggetti compatti galattici ed extragalattici


Team Summary

15. Personale INAF coinvolto
Numero di partecipanti INAF al progetto: 16
Struttura Nfte N0 TI 2024 TI 2025 TI 2026 TD 2024 TD 2025 TD 2026 Nex Extra
O.A. ROMA 2 0 0.20 0.20 0.20 0.00 0.00 0.00 0 0.00
O.A. PADOVA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
IASF PALERMO 2 0 0.20 0.10 0.10 0 0 0 0 0.00
O.A. BRERA 1 0 0.10 0.10 0.10 0.00 0.00 0.00 0 0.00
IASF MILANO 2 0 0.30 0.10 0.00 0 0 0 0 0.00
O.A. CAGLIARI 1 0 0.20 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
Totali 8 0 1.00 0.50 0.40 0.00 0.00 0.00 0 0.00
16. Personale Associato INAF coinvolto
Numero di partecipanti Associati INAF: 9
# Struttura TI 2024 TI 2025 TI 2026 TD 2024 TD 2025 TD 2026 Extra
1 INAF-OA Roma 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
2 IUSS Pavia 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0.00
3 Politecnico Milano 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
4 INAF-OARoma / ESA 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
5 CSIC Barcelona, Spain 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
6 INAF OAR 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
7 OA Padova 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00
Totali 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 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
0 0 0 0 0 0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights
# DOI Descrizione Azione
1 10.1126/science.aai8635 Titolo: An accreting pulsar with extreme properties drives an ultraluminous x-ray source in NGC 5907 Autori:Gian Luca Israel and Andrea Belfiore and Luigi Stella and Paolo Esposito and Piergiorgio Casella an .... Publisher:American Association for the Advancement of Science (AAAS) Rivista: Science Anno pubblicazione:2017
2 10.1038/s41550-019-0903-z Titolo: Diffuse X-ray emission around an ultraluminous X-ray pulsar Autori:Andrea Belfiore and Paolo Esposito and Fabio Pintore and Giovanni Novara and Ruben Salvaterra and A .... Publisher:Springer Science and Business Media LLC Rivista: Nature Astronomy Anno pubblicazione:2019
3 10.3847/1538-4357/ab6d00 Titolo: All at Once: Transient Pulsations, Spin-down, and a Glitch from the Pulsating Ultraluminous X-Ray Source M82 X-2 Autori:Matteo Bachetti and Thomas J. Maccarone and Murray Brightman and McKinley C. Brumback and Felix Fü .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2020
4 10.3847/1538-4357/ab8a44 Titolo: Discovery of a 2.8 s Pulsar in a 2 Day Orbit High-mass X-Ray Binary Powering the Ultraluminous X-Ray Source ULX-7 in M51 Autori:G. A. Rodr\'\iguez Castillo and G. L. Israel and A. Belfiore and F. Bernardini and P. Esposito .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2020
5 10.3847/1538-4357/ab9b81 Titolo: The Slow Heartbeats of an Ultraluminous X-Ray Source in NGC 3621 Autori:S. E. Motta and M. Marelli and F. Pintore and P. Esposito and R. Salvaterra and A. De Luca and G. L .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2020
6 10.3847/1538-4357/ac3829 Titolo: Evolution of the Spin, Spectrum and Superorbital Period of the Ultraluminous X-Ray Pulsar M51 ULX7 Autori:Murray Brightman and Matteo Bachetti and Hannah Earnshaw and Felix Fürst and Marianne Heida and Gi .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2022
7 10.3847/1538-4357/ac8d67 Titolo: Orbital Decay in M82 X-2 Autori:Matteo Bachetti and Marianne Heida and Thomas Maccarone and Daniela Huppenkothen and Gian Luca Isra .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Anno pubblicazione:2022
8 https://doi.org/10.1051/0004-6361/202245048 Titolo: Probing the nature of the low state in the extreme ultraluminous X-ray pulsar NGC5907 ULX1 Autori:F. Fuerst and D. J. Walton and G. L. Israel and M. Bachetti and D. Barret and M. Brightman and H. P .... Publisher:EDP Sciences Rivista: Astronomy \&amp$\mathsemicolon$ Astrophysics Anno pubblicazione:2023
9 10.1093/mnras/stab913 Titolo: The rare X-ray flaring activity of the ultraluminous X-ray source NGC 4559 X7 Autori:Fabio Pintore and S Motta and C Pinto and M G Bernardini and G Rodriguez-Castillo and R Salvaterra .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2021
10 10.1093/mnrasl/slw218 Titolo: Discovery of a 0.42-s pulsar in the ultraluminous X-ray source NGC 7793 P13 Autori:G. L. Israel and A. Papitto and P. Esposito and L. Stella and L. Zampieri and A. Belfiore and G. A. .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Anno pubblicazione:2016



Informazioni Pubbliche

<p>Compact objects; Neutron Stars; Pulsars; Stellar Accretion; X-ray astronomy; Pulsar timing method; Ultraluminous x-ray sources; Magnetic fields; Time domain astronomy; Algorithms; High mass x-ray binary stars; Galaxies<br></p>

<p><span style="background-color: transparent; font-size: 20pt; font-family: Arial, sans-serif; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-variant-alternates: normal; font-variant-position: normal; vertical-align: baseline; white-space-collapse: preserve;">All the discoverers of 5 out of the six known PULXs (M82 X-2, NGX5907, NGC7793 P13, M51 ULX-7, and NGC1313 X-2), the discoverer of the relativistic winds from ULXs, and the PI of the Team that obtained the first measurement of the orbital period ever for a PULX are scientist of INAF. Moreover, the Team is world leader in the timing and spectroscopic analysis of compact objects and, specifically, in the study of PULXs.</span><span style="background-color: transparent; font-size: 18pt; font-family: Arial, sans-serif; font-variant-numeric: normal; font-variant-east-asian: normal; font-variant-alternates: normal; font-variant-position: normal; vertical-align: baseline; white-space-collapse: preserve;"> </span><br></p>

<p>XMM-Newton; NICER; NuSTAR; eROSITA; TNG; Chandra&nbsp;</p>


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 gian.israel gianluca.israel@inaf.it O.A. ROMA Y DIRIGENTE DI RICERCA Responsabile scientifico X X X X X X X OK
2 luca.zampieri luca.zampieri@oapd.inaf.it O.A. PADOVA Y DIRIGENTE DI RICERCA Theoretical development, interpretation X X X X X X X OK
3 guillermo.rodriguez guillermo.rodriguez@inaf.it IASF PALERMO Y PRIMO RICERCATORE Sviluppo pipelines, HPC, data analysis X X X X X X X OK
4 alessandro.papitto alessandro.papitto@inaf.it O.A. ROMA Y PRIMO RICERCATORE Theoretical development, interpretation X X X X X X X OK
5 fabio.pintore fabio.pintore@inaf.it IASF PALERMO Y PRIMO RICERCATORE Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
6 anna.wolter anna.wolter@inaf.it O.A. BRERA Y PRIMO RICERCATORE Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
7 sandro.mereghetti sandro.mereghetti@inaf.it IASF MILANO Y DIRIGENTE DI RICERCA Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
8 andrea.deluca andrea.deluca@inaf.it IASF MILANO Y PRIMO RICERCATORE Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
9 piergiorgio.casella piergiorgio.casella@inaf.it O.A. ROMA Y PRIMO RICERCATORE Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
10 ciro.pinto ciro.pinto@inaf.it IASF PALERMO Y PRIMO RICERCATORE Theoretical development, data analysis, interpretation X X X X X X X OK
11 matteo.bachetti matteo.bachetti@inaf.it O.A. CAGLIARI Y PRIMO RICERCATORE Sviluppo pipelines, HPC, data analysis X X X X X X X OK
12 andrea.belfiore andrea.belfiore@inaf.it IASF MILANO Y RICERCATORE Sviluppo pipelines, HPC, data analysis X X X X X X X OK
13 chiara.salvaggio chiara.salvaggio@inaf.it O.A. BRERA N ASSEGNISTA Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
14 filippo.ambrosino filippo.ambrosino@inaf.it O.A. ROMA Y RICERCATORE Observations, data analysis X X X X X X X OK
15 roberta.amato roberta.amato@inaf.it O.A. ROMA N ASSEGNISTA Data analysis, interpretation X X X X X X X OK
16 elisa.nichelli elisa.nichelli@inaf.it O.A. ROMA Y TECNOLOGO Public outreach 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 matteo.imbrogno matteo.imbr@gmail.com INAF-OA Roma N Borsista Data analysis, interpretation [0, 0, 0] [-1.0, 0.3, 0.3] -1.0
2 paolo.esposito paolo.esposito@iusspavia.it IUSS Pavia Y Ricercatore Data analysis, interpretation [0, 0, 0] [0.1, 0.1, 0.1] -1.0
3 nicolo.pincirolivago nicolooreste.pinciroli@polimi.it Politecnico Milano N PhD student Sviluppo pipelines, HPC, data analysis [0, 0, 0] [0.0, 0.0, 0.0] -1.0
4 alice.borghese alice.borghese@gmail.com INAF-OARoma / ESA N ESA fellowship Data analysis, interpretation [0, 0, 0] [0.1, 0.4, 0.4] -1.0
5 nanda.rea rea@ice.csic.es CSIC Barcelona, Spain Y Faculty Data analysis, interpretation [0, 0, 0] [0.1, 0.4, 0.4] -1.0
6 francesco.cotizelati cotizelati@ice.csic.es CSIC Barcelona, Spain N Ricercatore TD Sviluppo pipelines, data analysis, interpretation [0, 0, 0] [-1.0, 0.2, 0.2] -1.0
7 luigi.stella luigi.stella@inaf.it INAF OAR N Associato quiescente Theoretical development, interpretation [0, 0, 0] [-1.0, -1.0, -1.0] -1.0
8 andrea.tiengo andrea.tiengo@iusspavia.it IUSS Pavia Y Professore associato Data analysis, interpretation [0, 0, 0] [0.1, 0.1, 0.1] -1.0
9 silvia.conforti silvia.conforti@inaf.it OA Padova N Dottoranda Theoretical development, interpretation [0, 0, 0] [-1.0, -1.0, -1.0] -1.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

PRIN INAF Large Observational Programs


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€)


Tabella fondi Astrofisica Fondamentale e PNRR:
# Provenienza Fondi 2024 (€) Fondi 2025 (€) Fondi 2026 (€)
1 INAF - GTO / GO Grant (normal) 0.0