Dall’intelligenza artificiale applicata all’astrofisica e alle neuroscienze allo studio delle onde gravitazionali, fino alla cosmologia di precisione e alla preparazione dei futuri osservatori astronomici. Sono 5 i progetti di ricerca con la partecipazione dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ammessi al finanziamento nell’ambito dei bandi PRIN 2026 e PRIN Hybrid del Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR). Un risultato significativo, raggiunto in una selezione particolarmente competitiva, nella quale il tasso di successo delle proposte è stato inferiore al 5%.
L’INAF assume un ruolo di primo piano in questa tornata di finanziamenti: in 2 progetti è infatti l’istituto capofila, mentre negli altri 3 partecipa attraverso proprie unità di ricerca. I progetti direttamente coordinati dall’ente sono APEX, affidato a Gianluca Israel, e AstroMINDS, guidato da Marcella Massardi. Gli altri coinvolgono l’istituto nelle collaborazioni CERCO-GEMME, ET-STAR e Unlocking the Full Cosmological Information of Next-Generation Surveys, coordinate rispettivamente da Silvia Piranomonte, Giancarlo Ghirlanda e Benjamin Granett per le unità di ricerca INAF.
I bandi PRIN (Progetti di rilevante interesse nazionale) sostengono la ricerca fondamentale attraverso collaborazioni tra università, enti pubblici di ricerca e istituzioni AFAM, ovvero quelle dell’Alta formazione artistica, musicale e coreutica. La linea PRIN Hybrid punta invece a valorizzare la multidisciplinarità e l’integrazione tra conoscenze teoriche e applicazione delle nuove tecnologie.
L’intelligenza artificiale al servizio dell’astrofisica
Tra i progetti finanziati figura APEX (Augmented Physics for EXtremes), coordinato da Gianluca Israel dell’INAF di Roma, che ha ottenuto un finanziamento di 1.078.619 euro nell’ambito del settore PE9, dedicato alle scienze dell’Universo. Il progetto si colloca all’incrocio tra astrofisica delle alte energie e ingegneria informatica, con l’obiettivo di integrare l’intelligenza artificiale nell’architettura stessa della ricerca scientifica. La sfida è superare i limiti dei metodi tradizionali per approfondire il ruolo dei campi magnetici in diverse classi di oggetti compatti.
L’approccio presenta un duplice interesse: da una parte, l’astrofisica potrà disporre di strumenti computazionali in grado di recuperare informazioni attualmente non sfruttate; dall’altra, i dati astronomici offriranno all’ingegneria dell’intelligenza artificiale un banco di prova particolarmente impegnativo per lo sviluppo di nuove tecniche di machine learning.
APEX coinvolge 5 unità di ricerca: oltre all’INAF, che coordina il progetto, partecipano il Politecnico di Milano e le Università di Padova, Bologna e Cagliari. “Nel team c’è molto entusiasmo per questo risultato”, commenta Israel, “considerato che meno del 5% delle proposte inviate viene finanziato dal MUR e che il livello scientifico dei progetti era molto alto, come si vede dai punteggi della graduatoria”.
Sempre sul fronte dell’intelligenza artificiale, ma con una prospettiva interdisciplinare, si sviluppa AstroMINDS (Astrophysics Mind-sciences Interoperability Network for Detections and Serendipity), progetto PRIN Hybrid coordinato da Marcella Massardi dell’INAF di Bologna e finanziato con 1,2 milioni di euro. La ricerca mette in relazione astrofisica, neuroscienze e intelligenza artificiale, coinvolgendo l’INAF, la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) e le Università di Trento e Trieste. Al centro dello studio c’è una questione comune a discipline apparentemente distanti: come individuare segnali rari, inattesi o completamente sconosciuti all’interno di enormi quantità di dati, quando non è possibile prevedere in anticipo ciò che si sta cercando?
Nel corso dei 3 anni di attività, i ricercatori analizzeranno i meccanismi biologici della percezione, dell’attenzione e del riconoscimento degli schemi, con l’intento di integrarli nei metodi di inferenza astrofisica e cosmologica, nelle reti neurali e negli strumenti di intelligenza artificiale. L’obiettivo è sviluppare nuove metodologie per riconoscere fenomeni inattesi in immagini, serie temporali e spettri, con possibili applicazioni sia nell’astrofisica sia nelle neuroscienze. Il progetto seguirà inoltre i principi dell’Open Science e dei dati FAIR, favorendo la condivisione e la riutilizzabilità dei risultati scientifici. “Siamo molto entusiasti di poter sviluppare questo progetto”, sottolinea Massardi, “perché crediamo che l’incontro tra discipline apparentemente lontane possa offrire nuove chiavi di lettura di un problema comune: come riconoscere informazioni significative non prevedibili in grandi moli di dati sempre più complessi”.
Buchi neri e onde gravitazionali: ricostruire la storia degli oggetti compatti
Tra i progetti finanziati con la partecipazione dell’INAF c’è CERCO-GEMME (Constraining the Evolutionary Roads to Compact Objects with Gravitational-wave Emission and Multi-Messenger Events), classificatosi al primo posto nella graduatoria PRIN 2026 del settore PE9, dedicato alle scienze dell’Universo. Coordinato da Mario Spera della SISSA, il progetto dispone di un finanziamento complessivo di 1.056.900 euro e avrà una durata triennale. L’unità di ricerca INAF è guidata da Silvia Piranomonte, ricercatrice dell’istituto a Roma. Alla collaborazione partecipano anche il Gran Sasso Science Institute (GSSI) e Sapienza Università di Roma.
La ricerca nasce dalle domande sollevate dalle circa 400 fusioni di oggetti compatti osservate dai rivelatori di onde gravitazionali LIGO, Virgo e KAGRA. Le caratteristiche delle masse e degli spin dei buchi neri rilevati presentano infatti aspetti inattesi, che gli scienziati intendono spiegare ricostruendo i processi di formazione ed evoluzione di questi sistemi. Per farlo saranno realizzate popolazioni sintetiche capaci di integrare modelli di evoluzione stellare, sistemi binari e dinamiche degli ammassi stellari. L’elemento innovativo sarà la possibilità di confrontare i risultati attraverso diversi canali di osservazione, combinando onde gravitazionali, radiazione elettromagnetica e neutrini secondo l’approccio della cosiddetta astronomia multi-messaggera.
Il contributo dell’INAF comprenderà l’utilizzo dei dati del Vera C. Rubin Observatory, lo sviluppo di modelli di evoluzione stellare, il follow-up spettroscopico con il Very Large Telescope (VLT) e il monitoraggio delle sorgenti associate agli eventi attraverso i telescopi VST e REM. I risultati potranno inoltre essere confrontati con le osservazioni dei futuri strumenti, tra cui l’Einstein Telescope e LISA.
Einstein Telescope, verso il futuro della ricerca sulle onde gravitazionali
Proprio alla preparazione del futuro Einstein Telescope è dedicato ET-STAR (Einstein Telescope – Science and Technical Advanced Requirements), finanziato con 1.077.472 euro nel settore PE9. Il progetto è coordinato da Marica Branchesi del Gran Sasso Science Institute e coinvolge, oltre all’INAF, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l’Università di Pisa. L’obiettivo è contribuire alla progettazione del rivelatore sotterraneo di terza generazione destinato a rivoluzionare lo studio delle onde gravitazionali. Per questa infrastruttura l’Italia è candidata a ospitare la sede nel sito di Sos Enattos, in Sardegna.
ET-STAR integrerà dati ambientali raccolti direttamente sul campo, algoritmi avanzati e tecniche di machine learning per simulare le condizioni operative effettive del futuro osservatorio. Le informazioni ottenute saranno tradotte in requisiti tecnici e parametri scientifici utili a orientare la progettazione dello strumento. L’unità INAF, guidata da Giancarlo Ghirlanda dell’istituto di Milano, avrà un ruolo strategico nelle attività di astrofisica e astronomia multi-messaggera. Il contributo riguarderà in particolare lo studio dei getti relativistici e della materia espulsa durante la fusione di oggetti compatti, fenomeni associati a eventi come i lampi di raggi gamma e le kilonove. Saranno inoltre approfonditi i sistemi progenitori, le strategie osservative per individuare le controparti elettromagnetiche degli eventi gravitazionali e le simulazioni delle popolazioni di sorgenti, necessarie per valutare la capacità del futuro rivelatore di intercettare anche fenomeni particolari.
Cosmologia di precisione: verificare i modelli sull’Universo
Il 5° progetto finanziato è Unlocking the Full Cosmological Information of Next-Generation Surveys, che ha ottenuto 1.079.680 euro, sempre nell’ambito del settore PE9. Coordinato da Luigi Guzzo dell’Università degli Studi di Milano, il progetto coinvolge l’INAF, le Università di Genova, Torino e Trieste e la SISSA. L’unità di ricerca dell’Istituto Nazionale di Astrofisica è guidata da Benjamin Granett dell’INAF di Milano. La ricerca si concentra su una delle questioni più rilevanti della cosmologia contemporanea: la natura dell’energia oscura e la validità del modello cosmologico standard.
I primi risultati della nuova generazione di osservazioni delle galassie, tra cui quelli prodotti dal progetto DESI, suggeriscono infatti che il quadro teorico attualmente utilizzato per descrivere l’Universo potrebbe richiedere ulteriori approfondimenti e che l’energia oscura possa avere caratteristiche più complesse rispetto a quelle previste da una semplice costante cosmologica. Per affrontare queste questioni, il progetto svilupperà un quadro analitico integrato, basato su nuove mappe tridimensionali delle galassie ottenute grazie alle missioni Euclid e Roman. Saranno messi a punto strumenti statistici capaci di andare oltre le tradizionali misure di clustering, ovvero la distribuzione spaziale delle galassie, e realizzate survey sintetiche per verificare l’affidabilità dei metodi di analisi e addestrare strumenti di inferenza basati sull’intelligenza artificiale. L’obiettivo finale è combinare i dati provenienti da diverse campagne osservative in un’unica analisi coerente, sfruttando al massimo le informazioni cosmologiche contenute nelle osservazioni di nuova generazione.
Una rete di collaborazioni per le nuove sfide scientifiche
I 5 progetti delineano un programma di ricerca che attraversa alcune delle frontiere più avanzate dell’astrofisica contemporanea. Dallo sviluppo di algoritmi di intelligenza artificiale capaci di riconoscere fenomeni ancora sconosciuti alla comprensione dei buchi neri, dalla progettazione dei futuri rivelatori di onde gravitazionali alla verifica dei modelli cosmologici, il filo conduttore è la capacità di integrare competenze, tecnologie e discipline differenti.
Il risultato dei bandi PRIN 2026 conferma inoltre il ruolo dell’INAF all’interno di una rete di collaborazioni nazionali che coinvolge università, istituti di ricerca e infrastrutture scientifiche di primo piano. Un lavoro condiviso che punta a trasformare le nuove possibilità offerte dai dati e dalle tecnologie di calcolo in strumenti per comprendere sempre meglio l’Universo.