El universo simulado por Millennium Simulation está estructurado como queso suizo en filamentos y huecos. La vía Láctea, según los astrónomos de UW-Madison, existe en uno de los agujeros o vacíos de la estructura a gran escala del cosmos. Crédito:Proyecto de simulación del milenio
Cosmológicamente hablando, la Vía Láctea y su vecindad inmediata están en los límites.
En un estudio observacional de 2013, Ryan Keenan, investigador postdoctoral en la Academia Sinica en Taiwán y ex alumno de la Universidad de Wisconsin-Madison, y su ex asesor de la Universidad de Washington, la astrónoma Amy Barger, mostró que nuestra galaxia, en el contexto de la estructura a gran escala del universo, reside en un enorme vacío, una región del espacio que contiene muchas menos galaxias, estrellas y planetas de lo esperado.
Ahora, un nuevo estudio realizado por un estudiante universitario de UW-Madison, también alumno de Barger, no solo reafirma la idea de que existimos en uno de los agujeros de la estructura de queso suizo del cosmos, pero ayuda a aliviar el aparente desacuerdo o tensión entre diferentes medidas de la constante de Hubble, la unidad que usan los cosmólogos para describir la velocidad a la que el universo se expande hoy.
Los resultados del nuevo estudio se presentaron aquí hoy (6 de junio de 2017) en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.
La tensión surge de la comprensión de que las diferentes técnicas que emplean los astrofísicos para medir qué tan rápido se expande el universo dan resultados diferentes. "Independientemente de la técnica que utilice, debería obtener el mismo valor para la tasa de expansión del universo hoy, "explica Ben Hoscheit, el estudiante de Wisconsin que presenta su análisis del vacío aparentemente mucho más grande que el promedio en el que reside nuestra galaxia ". Afortunadamente, vivir en el vacío ayuda a resolver esta tensión ".
La razón de esto es que un vacío, con mucha más materia fuera del vacío ejerciendo una atracción gravitacional ligeramente mayor, afectará el valor de la constante de Hubble que se mide a partir de una técnica que usa supernovas relativamente cercanas. si bien no tendrá ningún efecto sobre el valor derivado de una técnica que utiliza el fondo cósmico de microondas (CMB), la luz sobrante del Big Bang.
Un mapa del universo local observado por Sloan Digital Sky Survey. Las áreas naranjas tienen densidades más altas de cúmulos y filamentos de galaxias. Crédito:Sloan Digital Sky Survey
El nuevo informe de Wisconsin es parte de un esfuerzo mucho mayor para comprender mejor la estructura a gran escala del universo. La estructura del cosmos es similar a un queso suizo en el sentido de que está compuesto de "materia normal" en forma de huecos y filamentos. Los filamentos están formados por supercúmulos y cúmulos de galaxias, que a su vez se componen de estrellas, gas, polvo y planetas. Materia oscura y energía oscura, que todavía no se puede observar directamente, se cree que comprenden aproximadamente el 95 por ciento del contenido del universo.
El vacío que contiene la Vía Láctea, conocido como el vacío de KBC para Keenan, Barger y Lennox Cowie de la Universidad de Hawái, es al menos siete veces mayor que el promedio, con un radio que mide aproximadamente mil millones de años luz. Hasta la fecha, es el vacío más grande conocido por la ciencia. El nuevo análisis de Hoscheit, según Barger, muestra que las primeras estimaciones de Keenan del vacío de KBC, que tiene la forma de una esfera con un caparazón de espesor creciente formado por galaxias, estrellas y otras materias, no están descartados por otras limitaciones observacionales.
"A menudo es muy difícil encontrar soluciones consistentes entre muchas observaciones diferentes, "dice Barger, un cosmólogo observacional que también tiene un cargo de posgrado afiliado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Hawaii. "Lo que Ben ha demostrado es que el perfil de densidad que midió Keenan es consistente con los observables cosmológicos. Uno siempre quiere encontrar consistencia, o hay un problema en alguna parte que necesita ser resuelto ".
La luz brillante de una explosión de supernova, donde la distancia a la galaxia que alberga la supernova está bien establecida, es la "vela" elegida por los astrónomos que miden la expansión acelerada del universo. Debido a que esos objetos están relativamente cerca de la Vía Láctea y porque no importa dónde exploten en el universo observable, lo hacen con la misma cantidad de energía, proporciona una forma de medir la constante de Hubble.
Alternativamente, el fondo cósmico de microondas es una forma de sondear el universo primitivo. "Los fotones del CMB codifican una imagen de bebé del universo temprano, "explica Hoscheit." Nos muestran que en esa etapa, el universo era sorprendentemente homogéneo. Fue un calor sopa densa de fotones, electrones y protones, mostrando solo diminutas diferencias de temperatura en el cielo. Pero, De hecho, esas pequeñas diferencias de temperatura son exactamente las que nos permiten inferir la constante de Hubble a través de esta técnica cósmica ".
Por tanto, se puede hacer una comparación directa, Hoscheit dice:entre la determinación "cósmica" de la constante de Hubble y la determinación "local" derivada de las observaciones de la luz de supernovas relativamente cercanas.
El nuevo análisis realizado por Hoscheit, dice Barger, muestra que no existen obstáculos de observación actuales para la conclusión de que la Vía Láctea reside en un vacío muy grande. Como bonificación, ella agrega, la presencia del vacío también puede resolver algunas de las discrepancias entre las técnicas utilizadas para medir la rapidez con la que se expande el universo.
