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Bando di ammissione al Dottorato di Ricerca 41 ciclo (a.a. 2025-2026) in Astronomy, Astrophysics and Space Science all’Università di Roma Tor Vergata, organizzato in collaborazione tra le Università di Roma Tor Vergata, Università di Roma La Sapienza e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

La scadenza per la presentazione delle candidature è il 7 luglio 2025 ore 12:00 (italiana)

Tra i posti a concorso, n.1 (una) borsa di studio disponibile presso INAF-OA d’Abruzzo per una sola delle seguenti tematiche:

• Title: Compact Stellar Systems with Euclid

Supervisor: Dr. Michele Cantiello (INAF-OA d’Abruzzo), michele.cantiello@inaf.it

Contesto: I sistemi stellari compatti, inclusi gli ammassi globulari e le galassie ultracompatte, fungono da traccianti fossili che preservano informazioni cruciali sulla formazione e l’evoluzione delle galassie e degli ammassi di galassie. Il candidato studierà le popolazioni di sistemi stellari compatti utilizzando set di dati ottici e del vicino infrarosso a più lunghezze d’onda provenienti dalle missioni spaziali Euclid e potenzialmente JWST. Collaborazioni: Consorzio Euclid; team internazionale per lo studio delle fluttuazioni di brillanza superficiale e RGB tip su dati JWST.

• Title: Nuclear uncertainties in r-process abundances and kilonova light-curves

Supervisor: Dr. Sergio Cristallo (INAF-OA d’Abruzzo), sergio.cristallo@inaf.it

Contesto: In questa tesi, il dottorando utilizzerà la teoria funzionale della densità nucleare ed eseguirà calcoli su larga scala di struttura nucleare. Stimando proprietà nucleari come le energie di legame e i tassi di fissione mediante approcci di campo medio e oltre il campo medio, il candidato valuterà l’impatto delle incertezze nucleari sulle abbondanze dell’r-process e sulle curve di luce di kilonova, fornendo indicazioni utili per futuri esperimenti presso acceleratori di isotopi radioattivi (come l’esperimento SPES-INFN), esplorando il lato neutron-rich della tavola isotopica.

• Title: Kilonovae spectra in the Einstein Telescope era

Supervisor: Dr. Sergio Cristallo (INAF-OA d’Abruzzo), sergio.cristallo@inaf.it

Contesto: In questa tesi, il dottorando acquisirà familiarità con codici di trasferimento radiativo (come TARDIS e POSSIS) per modellare gli spettri UV/ottico/NIR di questi transienti esplosivi. Gli spettri teorici calcolati saranno resi disponibili su una piattaforma web dedicata, insieme agli yields del processo r e alle curve di luce di kilonova.

• Title: The final destiny of stars that develop a degenerate CO core: from type Ia supernovae to low-mass X-ray binaries

Supervisor: Prof. Oscar Straniero (INAF-OA d’Abruzzo), oscar.straniero@inaf.it

• Title: Machine Learning for sensing, control and post-processing in Adaptive Optics: novel techniques for the next generation of space and ground-based observing facilities

Supervisor: Dr. Gianluca Di Rico (INAF-OA d’Abruzzo), gianluca.dirico@inaf.it

Contesto: Questo progetto si concentra sull’applicazione del Machine Learning (ML) ai sistemi di Ottica Adattiva (AO) per migliorare il sensing e la correzione del fronte d’onda, e il post-processing dei dati astronomici, con l’obiettivo di ottimizzare i cicli di controllo e migliorare l’output scientifico per le future facilities spaziali e terrestri come lo ELT e l’HWO. Le attività includeranno lo studio di algoritmi di Machine Learning, lo sviluppo di prototipi, e verifiche in laboratorio e in cielo.

• Title: Adaptive Optics observations with ORCAS satellites, transformative technologies for unprecedented angular resolution and sensitivity

Supervisor: Dr. Gianluca Di Rico (INAF-OA d’Abruzzo), gianluca.dirico@inaf.it

Contesto: Il progetto mira a superare le attuali limitazioni dell’Ottica Adattiva terrestre utilizzando sorgenti di riferimento artificiali a bordo di satelliti (Satellite Guide Stars – SGS). Lo studente parteciperà alla definizione della partecipazione INAF alla missione NASA ORCAS, partendo dai requisiti scientifici e dalle specifiche tecniche del satellite, per collaborare alla progettazione di nuova strumentazione AO, per osservazioni con risoluzione e sensibilità senza precedenti con grandi telescopi terrestri (Keck, LBT, VLT, ELT).

• Title: Novae Contribution to Galactic Chemical Evolution: a Theoretical Study

Supervisor: Dr. Luciano Piersanti (INAF-OA d’Abruzzo), luciano.piersanti@inaf.it

Contesto: Questo progetto di ricerca si propone di studiare i meccanismi fisici che determinano il verificarsi di un’esplosione di tipo Nova e di determinare la composizione chimica della materia eiettata. Per portare a termine il progetto sarà necessario implementare il trattamento delle fasi idrodinamiche nel codice di evoluzione FuNS. I risultati ottenuti saranna resi disponibili alla comunità mediante un web database in modo da poter essere utilizzati nel calcolo di modelli di evoluzione chimica della Galassia.

• Title: Morphology and photometry of high- and intermediate-redshift galaxies: high-res simulations and observations for the next generation ground-based observatories

Supervisor: Dr. Elisa Portaluri (INAF-OA d’Abruzzo), elisa.portaluri@inaf.it

Contesto: Questo progetto si propone di studiare le proprietà morfologiche e fotometriche di galassie ad alto e intermedio redshift, per comprendere la loro evoluzione e formazione. Lo studente lavorerà su simulazioni numeriche e dati precursori, preparando il terreno per futuri strumenti assistiti da Ottica Adattiva come quelli per lo ELT (MICADO, MORFEO, SHARP, PCS) e MAVIS per VLT, e potenzialmente anche per il progetto NASA/ORCAS.

• Title: Decoding Interacting Transients: From Circumstellar Media to High-Energy Astrophysics

Supervisor: Dr. Leonardo Tartaglia (INAF-OA d’Abruzzo), leonardo.tartaglia@inaf.it

Contesto: Studio delle fasi finali dell’evoluzione delle stelle massive tramite transienti interagenti, analizzando i meccanismi di perdita di massa, l’ambiente circumstellare e il loro ruolo come sorgenti di neutrini ad alta energia rilevati da IceCube. Attività: Analisi multi-banda, modellizzazione teorica dell’interazione ejecta-CSM, predizione del flusso di neutrini, partecipazione a collaborazioni internazionali (SOXS, GRAWITA, ENGRAVE). Istituzioni coinvolte: INAF-OA d’Abruzzo e INAF-OA Padova.

• Title: Probing Extragalactic High-Energy Neutrino Sources

Supervisor: Dr. Leonardo Tartaglia (INAF-OA d’Abruzzo), leonardo.tartaglia@inaf.it

Contesto: Identificazione e caratterizzazione di sorgenti extragalattiche di neutrini ad alta energia come supernovae interagenti, blazar e eventi di distruzione mareale (TDE), utilizzando dati multi-messaggero e analisi stacking per affinare le previsioni sul flusso di neutrini. Attività: Riduzione dati osservativi, programmazione, modellizzazione teorica, partecipazione alle collaborazioni GRAWITA, ENGRAVE, ET. Istituzione: INAF-OA d’Abruzzo

• Title: Netron-capture processes studies with nuclear reaction network

Supervisor: Dr. Diego Vescovi (INAF-OA d’Abruzzo), diego.vescovi@inaf.it

Contesto: Il progetto proposto studia la formazione degli elementi pesanti attraverso i processi di cattura neutronica cattura neutronica lenta (s) e intermedia (i) nelle stelle. Il candidato svilupperà un codice numerico per modellare la nucleosintesi stellare in varie condizioni, concentrandosi sull’impatto dei tassi di decadimento β e dei parametri stellari come massa, metallicità e meccanismi di mescolamento. L’obiettivo è comprendere meglio il contributo dei vari ambienti astrofisici all’origine degli elementi pesanti nell’Universo. Istituzioni: INAF-OA d’Abruzzo e Università degli Studi di Perugia

Lo studente che otterrà una borsa di dottorato su questi temi, avrà l’opportunità di essere coinvolto in progetti scientifici e tecnologici all’avanguardia, collaborando con team multidisciplinari e internazionali di ingegneri e scienziati. In base alle tematiche scelte, i dottorandi acquisiranno competenze specialistiche in astrofisica teorica, evoluzione stellare, evoluzione e formazione delle galassie, nell’Ottica Adattiva, nel Machine Learning, nella progettazione di missioni spaziali e nell’analisi di dati astronomici, con significative esperienze pratiche di laboratorio e “in cielo”

Questi percorsi di ricerca hanno lo scopo di formare giovani ricercatori capaci di guidare progetti tecnologici e scientifici di grande impatto internazionale, beneficiando di forti connessioni strategiche e collaborazioni internazionali.

Contattare i supervisor per ulteriori informazioni.

La lista completa delle tesi disponibili è consultabile qui: https://dottorati.uniroma2.it/Public/download/aa1f067c-e20e-4c77-80f1-af139220e893.pdf

Il bando è disponibile qui: https://dottorati.uniroma2.it/41-ciclo_p10297.aspx

ENGLISH

July 7, 2025: short deadline of the PhD Call in Astronomy, Astrophysics and Space Science. Available theses at INAF-OA d’Abruzzo

The Call for applications for the 41th PhD cycle in Astronomy, Astrophysics and Space Science, organized in collaboration with the University of Rome Tor Vergata, University of Rome La Sapienza, and the National Institute of Astrophysics (INAF) is open. The PhD program aims to train future researchers, internationally competitive, in the fields of Astrophysics, Astronomy, Cosmology and Space Sciences.

The deadline for applications is July 7, 2025, at 12:00 PM (CET)

One fellowship (n.1) is available to be held at the INAF-Astronomical Observatory of Abruzzo (INAF-OA d’Abruzzo), for one research program among those listed below:

• Title: Compact Stellar Systems with Euclid

Supervisor: Dr. Michele Cantiello (INAF-OA d’Abruzzo), michele.cantiello@inaf.it

Context: Compact stellar systems, including globular clusters and ultra-compact galaxies, serve as fossil tracers that preserve crucial information about the formation and evolution of galaxies and galaxy clusters. The candidate will investigate populations of compact stellar systems using multi-wavelength optical and near-infrared datasets from Euclid and potentially JWST. Activities will include: analysis of observational data from space-based telescopes; investigation of the observational properties of compact stellar systems within the framework of galaxy evolution models; integration of findings with current theoretical understanding of galactic formation processes. Collaborations: Euclid Consortium Euclid; international team internazionale for studying surface brightness fluctuations and RGB tip with JWST data.

• Title: Nuclear uncertainties in r-process abundances and kilonova light-curves

Supervisor: Dr. Sergio Cristallo (INAF-OA d’Abruzzo), sergio.cristallo@inaf.it

Context: In this thesis, the PhD candidate will employ the nuclear density functional theory and perform large-scale nuclear structure calculations. By estimating nuclear properties such as binding energies and fission rates using mean-field and beyond mean-field approaches, the candidate will assess the impact of nuclear uncertainties in r-process abundances and kilonova light-curves, and provide useful guidance to future experiments at radioactive ion-beam facilities (as the SPES-INFN experiment), exploring the neutron-rich side of the nuclear chart.

• Title: Kilonovae spectra in the Einstein Telescope era

Supervisor: Dr. Sergio Cristallo (INAF-OA d’Abruzzo), sergio.cristallo@inaf.it

Context: In this thesis, the PhD candidate will get acquainted with radiative transfer codes (e.g. TARDIS and POSSIS) to model the UV/optical/NIR spectra of those explosive transients. The computed theoretical spectra will be made available on a dedicated web platform, together with r-process yields and kilonova light-curves.

• Title: The final destiny of stars that develop a degenerate CO core: from type Ia supernovae to low-mass X-ray binaries

Supervisor: Prof. Oscar Straniero (INAF-OA d’Abruzzo), oscar.straniero@inaf.it

• Title: Machine Learning for sensing, control and post-processing in Adaptive Optics: novel techniques for the next generation of space and ground-based observing facilities

Supervisor: Dr. Gianluca Di Rico (INAF-OA d’Abruzzo), gianluca.dirico@inaf.it

Context: This project focuses on applying Machine Learning (ML) to Adaptive Optics (AO) systems to improve wavefront sensing and correction, and the post-processing of astronomical data, with the goal of optimizing control loops and enhancing scientific output for future space and ground-based facilities like ELTs and HWO. Activities will include studying ML algorithms and Neural Networks, developing prototypes, and conducting laboratory and on-sky verifications.

• Title: Adaptive Optics observations with ORCAS satellites, transformative technologies for unprecedented angular resolution and sensitivity

Supervisor: Dr. Gianluca Di Rico (INAF-OA d’Abruzzo), gianluca.dirico@inaf.it

Context: The project aims to overcome current limitations of ground-based Adaptive Optics by using artificial reference sources aboard satellites (Satellite Guide Stars – SGSs). The student will participate in defining the INAF collaboration to the NASA ORCAS mission, from science cases to satellite requirements and the design of new AO instrumentation, for observations with unprecedented resolution and sensitivity using large ground telescopes (Keck, LBT, VLT, ELT).

• Title: Novae Contribution to Galactic Chemical Evolution: a Theoretical Study

Supervisor: Dr. Luciano Piersanti (INAF-OA d’Abruzzo), kuciano.piersanti@inaf.it

Context: This project focuses on the investigation of the physical processes driving to a Nova event and on the evaluation of the chemical composition of the ejected matter. To this aim the treatment of hydrodynamical evolutionary phases will be implemented in the FuNS evolutionary code. The obtained results will be made available on a web database to be used as input for the evaluation of galactic chemical evolution

• Title: Morphology and photometry of high- and intermediate-redshift galaxies: high-res simulations and observations for the next generation ground-based observatories

Supervisor: Dr. Elisa Portaluri (INAF-OA d’Abruzzo), elisa.portaluri@inaf.it

Context: This project proposes to study the morphological and photometric properties of high- and intermediate-redshift galaxies to understand their evolution and formation. The student will work on numerical simulations and precursor data, paving the way for future AO-assisted instruments like those for ELTs (MICADO, MORFEO, SHARP, PCS) and MAVIS for VLT, and potentially also for the NASA/ORCAS project.

• Title: Decoding Interacting Transients: From Circumstellar Media to High-Energy Astrophysics

Supervisor: Dr. Leonardo Tartaglia (INAF-OA d’Abruzzo), leonardo.tartaglia@inaf.it

Context: Study the final evolutionary stages of massive stars via interacting transients, exploring mass-loss mechanisms, circumstellar environments, and their role as sources of high-energy neutrinos detected by IceCube. Activities: Multi-wavelength data analysis, theoretical modelling of ejecta-CSM interaction, neutrino flux predictions, active participation in international collaborations (SOXS, GRAWITA, ENGRAVE). Institutions: INAF-OA d’Abruzzo e INAF-OA-Padova

• Title: Probing Extragalactic High-Energy Neutrino Sources

Supervisor: Dr. Leonardo Tartaglia (INAF-OA d’Abruzzo), leonardo.tartaglia@inaf.it

Context: To identify and characterize extragalactic neutrino sources such as interacting supernovae, blazars, and tidal disruption events, using multi-messenger data and stacking analysis to refine neutrino flux predictions. Activities: Observational data reduction, coding, theoretical modelling, participation in GRAWITA, ENGRAVE, ET collaborations.
Institution: INAF-OA d’Abruzzo

• Title: Netron-capture processes studies with nuclear reaction network

Supervisor: Dr. Diego Vescovi (INAF-OA d’Abruzzo), diego.vescovi@inaf.it

Context: The proposed project investigates the formation of heavy elements via the slow (s) and intermediate (I) neutron capture processes in stars. The candidate will develop a flexible nuclear reaction network code to model stellar nucleosynthesis under various conditions, focusing on the impact of β-decay rates and stellar parameters like mass, metallicity, and mixing. The goal is to improve our understanding of how different astrophysical environments contribute to the origin of heavy elements in the Universe. Institutions: INAF-OA d’Abruzzo e Università degli Studi di Perugia

Participating in these PhD programs offers the opportunity to be involved in cutting-edge scientific and technological projects with a multidisciplinary and international teams of engineers and scientists. According to the chosen research program, candidates will acquire specialized skills in Theoretical astrophysics, Stellar evolution, Evolution and formation of galaxies, Adaptive optics, Machine learning, Space mission design, astronomical data analysis, significant practical laboratory and “on-sky” experience.

The research activities aim to train young researchers able of leading high-impact technological and scientific projects, benefiting from strong strategic connections and international collaborations.

Please, contact the supervisors for more information.

The full list of thesis proposals is avaliable at: https://dottorati.uniroma2.it/Public/download/aa1f067c-e20e-4c77-80f1-af139220e893.pdf

The call is available at: https://dottorati.uniroma2.it/41-ciclo_p10297.aspx