Udveksling af identitet i det dybe rum

Ved at gengive kompleksiteten af ​​kosmos gennem hidtil usete simuleringer, en ny undersøgelse fremhæver vigtigheden af ​​meget højenergifotoners mulige adfærd. På deres rejse gennem intergalaktiske magnetfelter, sådanne fotoner kunne omdannes til aksioner og dermed undgå at blive absorberet.

Som i en neglebidende thriller fuld af flugter og underskud, fotoner fra fjerntliggende lyskilder som blazarer kunne opleve en kontinuerlig udveksling af identitet på deres rejse gennem universet. Dette ville tillade disse meget små partikler at undslippe en fjende, som hvis man støder på, ville udslette dem. Normalt, meget højenergifotoner (gammastråler) bør "kollidere" med baggrundslyset udsendt af galakser og omdannes til par af stof og antistofpartikler, som forudset af relativitetsteorien. Af denne grund, kilderne til meget højenergiske gammastråler skulle fremstå betydeligt mindre lyse end hvad der observeres i mange tilfælde.

En mulig forklaring på denne overraskende anomali er, at lysfotoner omdannes til hypotetisk svagt interagerende partikler, "aksioner, " hvilken, på tur, ville ændre sig til fotoner, alt sammen på grund af samspillet med magnetiske felter. En del af fotonerne ville undslippe interaktion med det intergalaktiske baggrundslys, der ville få dem til at forsvinde. Vigtigheden af ​​denne proces understreges af en undersøgelse offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve , som genskabte en ekstremt raffineret model af det kosmiske web, et netværk af filamenter sammensat af gas og mørkt stof, der er til stede overalt i universet, og dets magnetiske felter. Disse effekter afventer nu sammenligning med dem, der opnås eksperimentelt gennem Cherenkov Telescope Array nye generation teleskoper.

Gennem komplekse og hidtil usete computersimuleringer lavet på CSCS Supercomputing Center i Lugano, forskere har reproduceret det såkaldte kosmiske net og dets tilhørende magnetfelter for at undersøge teorien om, at fotoner fra en lyskilde omdannes til aksioner, hypotetiske elementarpartikler, på at interagere med et ekstragalaktisk magnetfelt. Aksioner kunne derefter ændres tilbage til fotoner ved at interagere med andre magnetiske felter. Forskere Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi og Matteo Viel skriver, "Fotoner fra lysende kroppe forsvinder, når de møder ekstragalaktisk baggrundslys (EBL). Men hvis de på deres rejse går ind i disse transformationer, som forudset af disse teorier, det ville forklare hvorfor, ud over at give meget vigtig information om processer, der finder sted i universet, fjerne himmellegemer er lysere end forventet ud fra en observation på Jorden. Disse ændringer ville faktisk, gør det muligt for et større antal fotoner at nå Jorden."

Takket være det væld af magnetiske felter, der er til stede i det kosmiske nets filamenter, som blev genskabt med simuleringerne, konverteringsfænomenet ville virke meget mere relevant end forudsagt af tidligere modeller:"Vores simuleringer gengiver et meget realistisk billede af kosmos' struktur. Ud fra hvad vi har observeret, fordelingen af ​​det kosmiske væv, som vi forestiller os, ville markant øge sandsynligheden for disse transformationer." Næste trin i forskningen er at sammenligne simuleringsresultater med de eksperimentelle data opnået ved brug af Cherenkov Telescope Array Observatories detektorer, den nye generation af astronomiske observatorier, hvoraf den ene er placeret på De Kanariske Øer og den anden i Chile. De vil studere universet gennem meget højenergiske gammastråler.