Ao reproduzir a complexidade do cosmos por meio de simulações sem precedentes, um novo estudo destaca a importância do possível comportamento de fótons de energia muito alta. Em sua jornada pelos campos magnéticos intergalácticos, tais fótons poderiam ser transformados em axions e, assim, evitar serem absorvidos.

Como em um thriller de roer as unhas cheio de fugas e subterfúgios, fótons de fontes de luz distantes, como os blazares, podem experimentar uma troca contínua de identidade em sua jornada pelo universo. Isso permitiria que essas partículas minúsculas escapassem de um inimigo que, se encontrado, iria aniquilá-los. Normalmente, fótons de energia muito alta (raios gama) devem "colidir" com a luz de fundo emitida pelas galáxias e se transformar em pares de partículas de matéria e antimatéria, conforme previsto pela Teoria da Relatividade. Por esta razão, as fontes de raios gama de energia muito alta devem parecer significativamente menos brilhantes do que o que é observado em muitos casos.

Uma possível explicação para esta anomalia surpreendente é que os fótons de luz são transformados em partículas hipotéticas de interação fraca, "axions, " que, por sua vez, mudaria para fótons, tudo devido à interação com campos magnéticos. Uma parte dos fótons escaparia da interação com a luz de fundo intergaláctica que os faria desaparecer. A importância desse processo é enfatizada por estudo publicado em Cartas de revisão física , que recriou um modelo extremamente refinado da teia cósmica, uma rede de filamentos compostos de gás e matéria escura presentes em todo o universo, e de seus campos magnéticos. Esses efeitos estão agora aguardando comparação com aqueles obtidos experimentalmente por meio de telescópios de nova geração do Cherenkov Telescope Array.

Por meio de simulações de computador complexas e sem precedentes feitas no CSCS Supercomputing Center em Lugano, estudiosos reproduziram a chamada teia cósmica e seus campos magnéticos associados para investigar a teoria de que os fótons de uma fonte de luz são transformados em áxions, partículas elementares hipotéticas, na interação com um campo magnético extragalático. Os axions poderiam então ser transformados de volta em fótons, interagindo com outros campos magnéticos. Pesquisadores Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi e Matteo Viel escrevem, "Os fótons de corpos luminosos desaparecem quando encontram a luz de fundo extragaláctica (EBL). Mas se em sua jornada eles entrarem nessas transformações, conforme previsto por essas teorias, isso explicaria o porquê, além de dar informações muito importantes sobre os processos que ocorrem no universo, corpos celestes distantes são mais brilhantes do que o esperado de uma observação na Terra. Essas mudanças seriam, na verdade, permitir que um número maior de fótons atinja a Terra. "

Graças à riqueza de campos magnéticos presentes nos filamentos da teia cósmica, que foram recriados com as simulações, o fenômeno de conversão pareceria muito mais relevante do que o previsto pelos modelos anteriores:"Nossas simulações reproduzem uma imagem muito realista da estrutura do cosmos. Pelo que observamos, a distribuição da teia cósmica por nós imaginada aumentaria notavelmente a probabilidade dessas transformações. "O próximo passo da pesquisa é comparar os resultados da simulação com os dados experimentais obtidos por meio do uso dos detectores Cherenkov Telescope Array Observatories, os observatórios astronômicos de nova geração, uma das quais está posicionada nas Ilhas Canárias e a outra no Chile. Eles vão estudar o universo por meio de raios gama de alta energia.