Genom att återge kosmos komplexitet genom simuleringar utan motstycke, en ny studie belyser vikten av det möjliga beteendet hos fotoner med mycket energi. På deras resa genom intergalaktiska magnetfält, sådana fotoner skulle kunna omvandlas till axioner och därmed undvika att absorberas.

Som i en nagelbitande thriller full av flykt och undermåelse, fotoner från avlägsna ljuskällor som blazarer kan uppleva ett kontinuerligt utbyte av identitet i sin resa genom universum. Detta skulle tillåta dessa mycket små partiklar att fly en fiende som, om det påträffas, skulle förinta dem. I vanliga fall, mycket högenergifoton (gammastrålning) bör "kollidera" med bakgrundsljuset som avges från galaxer och förvandlas till par av materia och antimateriepartiklar, som tänkt av relativitetsteorin. Av denna anledning, källorna till mycket högenergigammastrålar bör verka betydligt mindre ljusa än vad som observeras i många fall.

En möjlig förklaring till denna överraskande avvikelse är att ljusfotoner omvandlas till hypotetiskt svagt interagerande partiklar, "axioner, " som, i tur och ordning, skulle förändras till fotoner, allt på grund av interaktionen med magnetfält. En del av fotonerna skulle undkomma interaktion med det intergalaktiska bakgrundsljuset som skulle få dem att försvinna. Betydelsen av denna process betonas av en studie publicerad i Fysiska granskningsbrev , som återskapade en extremt förfinad modell av den kosmiska banan, ett nätverk av trådar som består av gas och mörk materia som finns i hela universum, och dess magnetfält. Dessa effekter väntar nu på jämförelse med dem som erhållits experimentellt genom Cherenkov Telescope Array nya generationens teleskop.

Genom komplexa och aldrig tidigare skådade datasimuleringar gjorda på CSCS Supercomputing Center i Lugano, forskare har reproducerat den så kallade kosmiska banan och dess tillhörande magnetfält för att undersöka teorin om att fotoner från en ljuskälla omvandlas till axioner, hypotetiska elementära partiklar, på interaktion med ett extragalaktiskt magnetfält. Axioner kan sedan ändras tillbaka till fotoner genom att interagera med andra magnetfält. Forskare Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi och Matteo Viel skriver, "Fotoner från ljuskroppar försvinner när de stöter på extragalaktiskt bakgrundsljus (EBL). Men om de på sin resa ger sig in i dessa transformationer som dessa teorier tänker sig, det skulle förklara varför, förutom att ge mycket viktig information om processer som sker i universum, avlägsna himlakroppar är ljusare än förväntat från en observation på jorden. Dessa förändringar skulle, faktiskt, gör det möjligt för ett större antal fotoner att nå jorden. "

Tack vare den mängd magnetfält som finns i den kosmiska banans filament, som återskapades med simuleringarna, konverteringsfenomenet verkar mycket mer relevant än förutspått av tidigare modeller:"Våra simuleringar återger en mycket realistisk bild av kosmos struktur. Från vad vi har observerat, fördelningen av den kosmiska webben som vi tänkt oss skulle öka sannolikheten för dessa transformationer markant. "Nästa steg i forskningen är att jämföra simuleringsresultat med de experimentella data som erhållits genom användning av Cherenkov Telescope Array Observatories detektorer, den nya generationens astronomiska observatorier, varav en är placerad på Kanarieöarna och den andra i Chile. De kommer att studera universum genom mycket hög energi gammastrålning.