I fotoni ad altissima energia provenienti dallo spazio profondo, chiamati anche raggi gamma, potrebbero trasformarsi, nel viaggio attraverso l’universo, in ipotetiche particelle debolmente interagenti con la materia, chiamate assioni che sono previste da alcuni modelli teorici di materia oscura (vd. anche Un vento leggero, ndr). A determinare questa trasformazione sarebbe l’interazione dei fotoni con i campi magnetici extragalattici.
L’affascinante ipotesi è stata formulata da un team di ricercatori delle sezioni Infn di Bari, Lecce e Trieste, dell’Inaf, della Sissa e dell’Università del Salento grazie a nuovissimi modelli di simulazione che riproducono la complessità del cosmo. Normalmente i fotoni ad altissima energia si dovrebbero “scontrare” con la luce di fondo emessa dalla galassie trasformandosi in coppie di particelle di materia e antimateria, come previsto dalla teoria della relatività. Per questo motivo le fonti di raggi gamma ad altissima energia dovrebbero apparire molto meno luminose di quanto in molti casi si è invece osservato. Una possibile spiegazione di questa sorprendente anomalia è che i fotoni di luce si trasformino in ipotetiche particelle debolmente interagenti, gli assioni, che, a loro volta, si tramuterebbero in fotoni, tutto grazie all’interazione con i campi magnetici. Con queste metamorfosi, una parte dei fotoni sfuggirebbe all’interazione con la luce di fondo intergalattica che li farebbe scomparire.
“I fotoni provenienti dai corpi luminosi quando incontrano la luce di fondo extragalattica (Ebl) scompaiono. Ma se nel loro viaggio andassero incontro a queste trasformazioni come previsto da queste teorie, oltre a dare delle indicazioni molto importanti sui processi che avvengono nell’universo, si spiegherebbe perché lontani corpi celesti, da un’osservazione sulla Terra, risultino più luminosi di quanto previsto. Questi cambiamenti permetterebbero, infatti, a un maggior numero di fotoni di raggiungere la Terra”, spiegano i ricercatori Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi e Matteo Viel che hanno condotto la ricerca.
Nello studio, pubblicato su Physical Review Letters, attraverso le simulazioni realizzate dal centro di supercalcolo Cscs di Lugano, è stato ricreato un modello estremamente raffinato della "cosmic web", una rete di filamenti composti da gas e materia oscura presente in tutto l’universo, e dei suoi campi magnetici. In queste simulazioni il fenomeno della conversione sembrerebbe molto più rilevante di quanto predetto dai precedenti modelli. Gli effetti predetti attendono ora un confronto con quelli ottenuti sperimentalmente con i telescopi di nuova generazione Cherenkov Telescope Array. [Eleonora Cossi]
Link all’articolo scientifico: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.101101
Immagine: Campo magnetico intergalattico prodotto da Franco Vazza e rielaborato da Vazza F., Brüggen M., Gheller C., Wang P., 2014, Mnras, 445, 3706-37222
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