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Astrofisica, nuovi indizi sulle peripezie dei fotoni ad altissima energia

Astrofisica, nuovi indizi sulle peripezie dei fotoni ad altissima energia

Tra inseguimenti, fughe a ostacoli e scambi di identità, il viaggio nello spazio di fotoni ad altissima energia provenienti da lontanissime fonti luminose evoca la trama di un thriller

È quanto suggerisce una ricerca condotta da scienziati dell’Università del Salento, Università di Bari, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare-INFN, Istituto Nazionale di Astrofisica-INAF e della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati-SISSA. 

Lo studio è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters

I ricercatori hanno utilizzato nuovissimi modelli di simulazione, che riproducono con grande accuratezza la complessità del cosmo, per spiegare una sorprendente anomalia che si osserva nell’Universo.

Secondo quanto previsto dalla teoria della relatività, i fotoni ad altissima energia - raggi gamma - dovrebbero normalmente scontrarsi con la luce di fondo emessa dalla galassie e scomparire. Eppure le fonti di raggi gamma osservate nell’Universo appaiono molto più luminose di quanto ci si aspetti.

Il recente studio attribuisce questa anomalia a un possibile comportamento dei fotoni ad altissima energia, che consentirebbe loro di sfuggire all’incontro con la luce di fondo intergalattica, evitandogli così di scomparire. 

In base a questa ipotesi, parte dei fotoni di luce, interagendo con i campi magnetici extragalattici, si tramuterebbe in ipotetiche particelle elementari debolmente interagenti, gli assioni. Questi, a loro volta, potrebbero di nuovo trasformarsi in fotoni, sempre grazie all’interazione con i campi magnetici. 

Gli scienziati hanno sondato queste teorie ricreando un modello estremamente evoluto della Cosmic Web (una rete di filamenti composti da gas e materia oscura presente in tutto l’Universo) e dei suoi campi magnetici. Nelle accurate simulazioni dei ricercatori, il fenomeno della conversione sembrerebbe molto più rilevante di quanto predetto dai precedenti modelli. 

“Le nostre simulazioni riproducono un’immagine molto realistica della struttura del cosmo. Da quanto abbiamo osservato, la distribuzione della Cosmic Web da noi prevista aumenterebbe di molto la probabilità di queste trasformazioni”, hanno spiegato i ricercatori Daniele Montanino, Franco Vazza, Alessandro Mirizzi e Matteo Viel. 

Il passo successivo sarà quello di confrontare i risultati delle simulazioni con i dati sperimentali ottenuti attraverso il rilevatore dei Cherenkov Telescope Array Observatories, osservatori astronomici di nuova generazione situati nelle Canarie e in Cile, che studieranno l'Universo attraverso raggi gamma di altissima energia.

Fonte SISSA
Data pubblicazione 29/09/2017
Tag Scienze fisiche e ingegneria
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