Czy Droga Mleczna znajduje się w pustce?

Czy bliskie sąsiedztwo Drogi Mlecznej jest bardzo ubogie w galaktyki? Jeśli tak, mogłoby to rozwiązywać jeden z największych problemów współczesnej kosmologii: rozbieżność w wyznaczonej prędkości rozszerzania się Wszechświata.

Kosmos rozszerza się - to powszechnie znany fakt. Trudno jest jednak dokładnie zmierzyć prędkość jego ekspansji. Dla przykładu - obserwacje mikrofalowego promieniowania tła (pozostałości po Wielkim Wybuchu) wskazują na wartość z zakresu 66.3 - 67.6 kilometrów na sekundę na megaparsek. Ale już badania względnie bliskich obiektów, takich jak cefeidy lub supernowe typu Ia w pobliskich galaktykach, dają wartość prędkości ekspansji rzędu 71.5 -75 km/s/Mpc. Pomiary te dotyczą oczywiście obiektów, które zaczęły emitować promieniowanie w nieco różnych czasach po Wielkim Wybuchu, jednak powinny dawać te same wyniki dla obecnej, mierzonej na dziś dzień ekspansji Kosmosu. Tymczasem wyniki są wyraźnie rozbieżne.

Podczas niedawnego, 230 Spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Teksasie astronomowie Benjamin Hoscheit i Amy Barger zaprezentowali możliwe wyjaśnienie tego problemu. Według nich nasza Galaktyka może po prostu znajdować się w ogromnej kosmicznej pustce. Taka sytuacja znacznie wpływałaby na pomiary wykonywane w jej najbliższym kosmicznym otoczeniu, ale nie zmieniłaby już tych opierających się na obserwacjach dużo bardziej odległego promieniowania tła.

Już wcześniej, w roku 2013, inny zespół naukowców dokładniej zbadał położenia około 35 tysięcy galaktyk pochodzących z różnych przeglądów nieba. Wnioski okazały się ciekawe: Droga Mleczna zdaje się egzystować w dosyć pustym, ubogim w galaktyki obszarze Kosmosu. Naukowcy porównują wręcz jej położenie do przedmieść wielkiej metropolii. Jeśli naprawę zamieszkujemy taką kosmiczną pustkę, to liczy ona sobie aż 1,5 miliarda lat świetlnych średnicy, a zatem jest dużo większa od przeciętnej. Typowe pustki mają rozmiary rzędu 90 do 450 milionów lat świetlnych.

Jeżeli jednak “nasza” pustka faktycznie jest aż tak duża, musi ona również obejmować supergromadę galaktyk Laniakea, do której należy i Droga Mleczna, i Grupa Lokalna złożona z najbliższych jej galaktyk. Byłaby to więc największa z wielkich pustek, jakie obserwuje się w całym Wszechświecie. Jeśli uwzględnimy jej obecność w wyznaczaniu tempa ekspansji przestrzeni, dane wynikające z pomiarów dla pobliskich obiektów i ich rozbieżność w stosunku do pomiarów promieniowania reliktowego będą mogły znaleźć wiarygodne wytłumaczenie.

Nadal jednak pewien problem sprawiać mogą naukowcom analogiczne pomiary tempa ekspansji wykonywane w oparciu o obiekty leżące w odległościach pośrednich - na przykład kwazary podlegające procesom soczewkowania grawitacyjnego. Pomiary te dają jeszcze inne wartości… Nie powinny być one zafałszowane przez obecność lokalnej pustki, a więc trzeba będzie w ich przypadku szukać jeszcze innego wyjaśnienia.

Polski astronom Radek Wojtak nie jest jednak do końca pewien, że otaczająca naszą Galaktykę lokalna pustka (zwana też obszarem KBC od nazwisk swych pierwszych odkrywców - Keenana, Bargera i Cowie) faktycznie istnieje. Po pierwsze, zwraca on uwagę na fakt, że zliczenia galaktyk mogące wskazywać na jej obecność nie obejmują całego nieba, tylko jego wycinki, a wykorzystane w nich przeglądy galaktyk nie były zorientowane na kierunek na supergromadę Laniakea. Ponadto ma zastrzeżenia co do gęstości hipotetycznej pustki, która zależy w dużej mierze od przyjętej definicji. Jego zdaniem zmiana w gęstości jakiegoś obszaru Kosmosu o czynnik rzędu 1,5 nie musi wcale implikować występowania pustki, bowiem typowe kosmiczne pustki charakteryzują się raczej spadkiem gęstości o czynnik rzędu 5 w stosunku do uśrednionego obszaru Wszechświata. Co może rozwiać te wątpliwości? Na pewno wykorzystanie większej ilości danych obserwacyjnych w zliczeniach galaktyk oraz przyjrzenie się ich rozkładowi we wszystkich, a nie tylko wybranych kierunkach na sferze niebieskiej.


Czytaj więcej:



Źródło: Sky & Telescope


Zdjęcie: wizualizacja wyników symulacji komputerowej, która pokazuje podobną do gąbki lub piany wielkoskalową strukturę Wszechświata. Obecne w niej, długie włókna złożone z gromad galaktyk otaczają rozległe obszary pustki. Rozmiar tego ujęcia odpowiada aż 300 milionom lat świetlnych.
Źródło: Virgo Project