Riproducendo la complessità del cosmo attraverso simulazioni inedite, un nuovo studio mette in evidenza l'importanza del possibile comportamento di fotoni ad altissima energia. Nel loro viaggio attraverso i campi magnetici intergalattici, tali fotoni potrebbero essere trasformati in assioni e quindi evitare di essere assorbiti.

Come in un thriller avvincente pieno di fughe e sotterfugi, i fotoni provenienti da sorgenti luminose lontane come i blazar potrebbero sperimentare un continuo scambio di identità nel loro viaggio attraverso l'universo. Ciò consentirebbe a queste minuscole particelle di sfuggire a un nemico che, se incontrato, li annienterebbe. Normalmente, fotoni ad altissima energia (raggi gamma) dovrebbero "scontrarsi" con la luce di fondo emessa dalle galassie e trasformarsi in coppie di particelle di materia e antimateria, come previsto dalla Teoria della Relatività. Per questa ragione, le sorgenti di raggi gamma ad altissima energia dovrebbero apparire significativamente meno luminose di quanto si osserva in molti casi.

Una possibile spiegazione per questa sorprendente anomalia è che i fotoni di luce si trasformano in ipotetiche particelle che interagiscono debolmente, "assioni, " quale, a sua volta, si trasformerebbe in fotoni, tutto a causa dell'interazione con i campi magnetici. Una parte dei fotoni sfuggirebbe all'interazione con la luce di fondo intergalattica che li farebbe sparire. L'importanza di questo processo è sottolineata da uno studio pubblicato in Lettere di revisione fisica , che ha ricreato un modello estremamente raffinato della rete cosmica, una rete di filamenti composta da gas e materia oscura presente in tutto l'universo, e dei suoi campi magnetici. Questi effetti sono ora in attesa di confronto con quelli ottenuti sperimentalmente attraverso i telescopi Cherenkov Telescope Array di nuova generazione.

Attraverso complesse e inedite simulazioni al computer realizzate presso il CSCS Supercomputing Center di Lugano, gli studiosi hanno riprodotto la cosiddetta ragnatela cosmica e i campi magnetici ad essa associati per indagare la teoria secondo cui i fotoni di una sorgente luminosa si trasformano in assioni, particelle elementari ipotetiche, sull'interazione con un campo magnetico extragalattico. Gli assioni potrebbero quindi essere ritrasformati in fotoni interagendo con altri campi magnetici. Ricercatori Daniele Montanino, Franco Vazza, Scrivono Alessandro Mirizzi e Matteo Viel, "I fotoni dei corpi luminosi scompaiono quando incontrano la luce di fondo extragalattica (EBL). Ma se nel loro viaggio si imbattono in queste trasformazioni come previsto da queste teorie, spiegherebbe perché, oltre a fornire informazioni molto importanti sui processi che avvengono nell'universo, i corpi celesti distanti sono più luminosi del previsto da un'osservazione sulla Terra. Questi cambiamenti sarebbero, infatti, consentire a un numero maggiore di fotoni di raggiungere la Terra".

Grazie alla ricchezza di campi magnetici presenti nei filamenti della ragnatela cosmica, che sono stati ricreati con le simulazioni, il fenomeno di conversione sembrerebbe molto più rilevante di quanto previsto dai modelli precedenti:"Le nostre simulazioni riproducono un'immagine molto realistica della struttura del cosmo. Da quanto abbiamo osservato, la distribuzione della rete cosmica da noi prevista aumenterebbe notevolmente la probabilità di queste trasformazioni." Il prossimo passo nella ricerca è confrontare i risultati della simulazione con i dati sperimentali ottenuti attraverso l'uso dei rivelatori Cherenkov Telescope Array Observatories, gli osservatori astronomici di nuova generazione, uno dei quali è posizionato nelle Isole Canarie e l'altro in Cile. Studieranno l'universo attraverso raggi gamma ad altissima energia.