Al reproducir la complejidad del cosmos a través de simulaciones sin precedentes, un nuevo estudio destaca la importancia del posible comportamiento de fotones de muy alta energía. En su viaje a través de campos magnéticos intergalácticos, dichos fotones podrían transformarse en axiones y así evitar ser absorbidos.

Como en un emocionante thriller lleno de escapes y subterfugios, los fotones de fuentes de luz lejanas como los blazares podrían experimentar un intercambio continuo de identidad en su viaje por el universo. Esto permitiría a estas diminutas partículas escapar de un enemigo que, si se encuentra, los aniquilaría. Normalmente, los fotones de muy alta energía (rayos gamma) deberían "colisionar" con la luz de fondo emitida por las galaxias y transformarse en pares de partículas de materia y antimateria, según lo previsto por la Teoría de la Relatividad. Por esta razón, las fuentes de rayos gamma de muy alta energía deberían aparecer significativamente menos brillantes de lo que se observa en muchos casos.

Una posible explicación para esta anomalía sorprendente es que los fotones de luz se transforman en partículas hipotéticas que interactúan débilmente, "axiones, " cuales, Sucesivamente, se convertiría en fotones, todo debido a la interacción con los campos magnéticos. Una parte de los fotones escaparía a la interacción con la luz de fondo intergaláctica que los haría desaparecer. La importancia de este proceso es enfatizada por un estudio publicado en Cartas de revisión física , que recreó un modelo extremadamente refinado de la red cósmica, una red de filamentos compuestos de gas y materia oscura presentes en todo el universo, y de sus campos magnéticos. Estos efectos están a la espera de ser comparados con los obtenidos experimentalmente a través de los telescopios Cherenkov Telescope Array de nueva generación.

A través de simulaciones por computadora complejas y sin precedentes realizadas en el Centro de Supercomputación CSCS en Lugano, Los estudiosos han reproducido la llamada red cósmica y sus campos magnéticos asociados para investigar la teoría de que los fotones de una fuente de luz se transforman en axiones. partículas elementales hipotéticas, al interactuar con un campo magnético extragaláctico. Los axiones podrían volver a transformarse en fotones interactuando con otros campos magnéticos. Investigadores Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi y Matteo Viel escriben, "Los fotones de los cuerpos luminosos desaparecen cuando se encuentran con la luz de fondo extragaláctica (EBL). Pero si en su viaje se dirigen hacia estas transformaciones como las prevén estas teorías, explicaría por qué, además de brindar información muy importante sobre los procesos que ocurren en el universo, Los cuerpos celestes distantes son más brillantes de lo esperado a partir de una observación en la Tierra. Estos cambios harían, De hecho, permitir que un mayor número de fotones llegue a la Tierra ".

Gracias a la gran cantidad de campos magnéticos presentes en los filamentos de la red cósmica, que fueron recreados con las simulaciones, el fenómeno de conversión parecería mucho más relevante de lo que predijeron los modelos anteriores:"Nuestras simulaciones reproducen una imagen muy realista de la estructura del cosmos. Por lo que hemos observado, la distribución de la red cósmica que imaginamos aumentaría notablemente la probabilidad de estas transformaciones ". El siguiente paso en la investigación es comparar los resultados de la simulación con los datos experimentales obtenidos mediante el uso de los detectores de los Observatorios Cherenkov Telescope Array, los observatorios astronómicos de nueva generación, uno de ellos posicionado en Canarias y el otro en Chile. Estudiarán el universo a través de rayos gamma de muy alta energía.