Žije Mléčná dráha v prázdnotě?

Řídká galaktická čtvrť by mohla vyřešit naše problémy s naším pochopením vesmíru.

Kosmologie má na rukou drobný problém. Vesmír se postupem času zvětšuje, to víme jistě. Ale měření toho, jak rychle se vesmír v současné době rozšiřuje, závisí na tom, co změříte.

Tento graf ukazuje některá reprezentativní měření rychlosti expanze dnešního vesmíru, známou jako Hubbleova konstanta. Obrázek obsahuje tři hodnoty odvozené z měření kosmického mikrovlnného pozadí (levá strana grafu) a čtyři hodnoty odvozené z „blízkých“ objektů (pravá strana grafu). Zde uvedené hodnoty jsou výsledky holých kostí z každé studie; kteroukoli z těchto hodnot lze zpřesnit kombinací informací z více datových sad.
Ana Aceves / Monica Young

Z pozorování kosmického mikrovlnného pozadí, dosvitu Velkého třesku, vyplývá, že dnešní vesmír se rozšiřuje rychlostí mezi 66, 3 a 67, 6 km za sekundu na megaparsec. Studie relativně místních objektů, jako jsou proměnlivé hvězdy Cepheid nebo supernovy typu Ia v blízkých galaxiích, však ukazují na rychlejší expanzi: mezi 71, 5 a 75 km / s / Mpc. Jedno měření pochází z fotonů uvolněných 370 000 let po Velkém třesku a druhé měření z fotonů vydaných o miliardy let později. Tyto dvě metody by však měly dostat stejnou odpověď na dnešní rychlost expanze a nejsou.

Na 230. setkání americké astronomické společnosti představili Benjamin Hoscheit a Amy Barger (obojí na University of Wisconsin, Madison) možné řešení. Co když, jak navrhli, Mléčná dráha žije v kosmickém prostoru? To by mohlo zkreslit měření místních hvězd a supernov, ale neovlivnilo by to vzdálený CMB.

Relativní prázdnota kolem nás

Tento snímek z počítačové simulace ukazuje pěnivou strukturu vesmíru ve velkém měřítku, ve které dlouhá vlákna galaktických shluků obklopují obrovské dutiny. Obrázek měří na straně 300 milionů světelných let.
Virgo Project

V roce 2013 Barger a dva kolegové, Ryan Keenan (tehdy na Institutu astronomie a astrofyziky Academia Sinica, Tchaj-wan) a Lennox Cowie (University of Hawai'i) počítali z více průzkumů přibližně 35 000 galaxií. Zjistili, že Mléčná dráha žije v relativně prázdné oblasti. Na jednotku objemu nás z galaxií vzdálených 1, 5 miliardy světelných let znovu zasahuje polovina tolik světla, kolik je kolem galaxií.

Je to, jako bychom žili na předměstí, a skyglow, který vidíme na naší zahradě, pochází více ze vzdálených měst než od našich sousedů.

Pokud je tento řídký region, ve kterém žijeme, skutečnou kosmickou prázdnotou, pak je v okruhu 1, 5 miliardy světelných let v průměru značně nad průměrem, říká Hoscheit. Typické dutiny mají poloměry mezi 90 miliony světelných let a 450 miliony světelných let, říká. Ale tato prázdnota by byla tak velká, že by zahrnovala Laniakea Supercluster, který nazývá Mléčná dráha a jeho místní skupina galaxií domů, stejně jako Tully Local Void, kterou Laniakea hraničí. "Jednalo by se o největší prázdno, jaké věda vědí, " říká.

Taková obrovská prázdnota by mohla přinést lokální měření současné míry expanze vesmíru s měřeními CMB, říká Hoscheit. Měření ve střední zóně, jako například kvazary s čočkami (jako je nejvzdálenější bod na obrázku výše), by však žádná místní prázdnota nebyla ovlivněna a mohla by představovat problém.

Zrušení jakýmkoli jiným jménem

Radek Wojtak (Kodaňská univerzita, Dánsko a KIPAC, Stanfordská univerzita) si však není tak jistý, že oblast KBC (pro Keenan, Barger a Cowie) je vůbec prázdná.

Nejprve poznamenává, že počty galaxií, které definují potenciální prázdnotu, nejsou převzaty z celé oblohy - a průzkumy, které tým použil, vypadají daleko od superkterálu Laniakea.

Kromě toho Wojtak dodává: „Změna hustoty faktorem 1, 5 nestačí k tomu, aby se tomu dalo říkat prázdnota - ale to je samozřejmě věcí definice.“ Pozorovací kosmologové někdy označí jakoukoli velkou, poddimenzovanou oblast za prázdnotu, říká, ale typické kosmické dutiny mají 5x menší hustotu, než je průměrná hustota vesmíru.

Žije tedy Mléčná dráha v prázdnotě? Je opravdu příliš brzy na to říct. Měření od blízkých standardních svíček supernov je příliš rozptýlených, aby potvrdilo nebo vyloučilo existenci prázdnoty KBC, poukazuje Hoscheit. Wojtak říká, že to, co by mohlo situaci vyjasnit, je více údajů: počítání galaxií do velkých vzdáleností a po celé obloze namísto určitých oblastí by mohlo pomoci určit, zda je KBC prázdnota skutečná.