Kosmologisch gesproken, de Melkweg en de directe omgeving zijn in de boondocks.

In een observatieonderzoek uit 2013 Ryan Keenan, een postdoctoraal onderzoeker aan de Academia Sinica in Taiwan en een alumnus van de University of Wisconsin-Madison, en zijn voormalige UW-adviseur, astronoom Amy Barger, toonde aan dat onze melkweg, in de context van de grootschalige structuur van het universum, bevindt zich in een enorme leegte - een gebied in de ruimte met veel minder sterrenstelsels, sterren en planeten dan verwacht.

Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie door een UW-Madison-student, ook een leerling van Barger, verstevigt niet alleen het idee dat we bestaan ​​in een van de gaten van de Zwitserse kaasstructuur van de kosmos, maar helpt de schijnbare onenigheid of spanning tussen verschillende metingen van de Hubble-constante te verlichten, de eenheid die kosmologen gebruiken om de snelheid te beschrijven waarmee het universum tegenwoordig uitdijt.

De resultaten van de nieuwe studie werden hier vandaag (6 juni, 2017) tijdens een bijeenkomst van de American Astronomical Society.

De spanning komt voort uit het besef dat verschillende technieken die astrofysici gebruiken om te meten hoe snel het universum uitdijt, verschillende resultaten opleveren. "Welke techniek je ook gebruikt, je zou vandaag dezelfde waarde moeten krijgen voor de uitdijingssnelheid van het universum, " legt Ben Hoscheit uit, de student uit Wisconsin die zijn analyse presenteert van de schijnbaar veel groter dan gemiddelde leegte waarin ons sterrenstelsel zich bevindt. "Gelukkig, leven in een leegte helpt deze spanning op te lossen."

De reden daarvoor is dat een leegte - met veel meer materie buiten de leegte die een iets grotere aantrekkingskracht uitoefent - de Hubble-constante-waarde zal beïnvloeden die men meet met een techniek die relatief nabije supernova's gebruikt, terwijl het geen effect heeft op de waarde die is afgeleid van een techniek die gebruikmaakt van de kosmische microgolfachtergrond (CMB), het overgebleven licht van de oerknal.

Het nieuwe Wisconsin-rapport maakt deel uit van de veel grotere inspanning om de grootschalige structuur van het universum beter te begrijpen. De structuur van de kosmos is Zwitserse kaas-achtig in die zin dat het is samengesteld uit "normale materie" in de vorm van holtes en filamenten. De filamenten bestaan ​​uit superclusters en clusters van sterrenstelsels, die op hun beurt zijn samengesteld uit sterren, gas, stof en planeten. Donkere materie en donkere energie, die nog niet direct kunnen worden waargenomen, worden verondersteld om ongeveer 95 procent van de inhoud van het universum te omvatten.

De leegte die de Melkweg bevat, bekend als de KBC-leegte voor Keenan, Barger en Lennox Cowie van de Universiteit van Hawaï, minstens zeven keer zo groot is als het gemiddelde, met een straal van ongeveer 1 miljard lichtjaar. Daten, het is de grootste leegte die de wetenschap kent. Hoscheit's nieuwe analyse, volgens Barger, laat zien dat Keenans eerste schattingen van de KBC nietig zijn, die de vorm heeft van een bol met een schil van toenemende dikte die bestaat uit sterrenstelsels, sterren en andere materie, worden niet uitgesloten door andere observatiebeperkingen.

"Het is vaak heel moeilijk om consistente oplossingen te vinden tussen veel verschillende observaties, " zegt Barger, een observationele kosmoloog die ook een aanstelling heeft als afgestudeerde afgestudeerde aan de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de Universiteit van Hawaï. "Wat Ben heeft aangetoond, is dat het dichtheidsprofiel dat Keenan heeft gemeten consistent is met kosmologische waarnemingen. Je wilt altijd consistentie vinden, of er is ergens een probleem dat moet worden opgelost."

Het heldere licht van een supernova-explosie, waar de afstand tot de melkweg die de supernova herbergt goed bekend is, is de "kaars" bij uitstek voor astronomen die de versnelde uitdijing van het heelal meten. Omdat die objecten relatief dicht bij de Melkweg staan ​​en omdat het niet uitmaakt waar ze exploderen in het waarneembare heelal, ze doen dat met dezelfde hoeveelheid energie, het biedt een manier om de Hubble-constante te meten.

Alternatief, de kosmische microgolfachtergrond is een manier om het zeer vroege heelal te onderzoeken. "Fotonen van de CMB coderen voor een babyfoto van het zeer vroege heelal, " legt Hoscheit uit. "Ze laten ons zien dat in dat stadium, het universum was verrassend homogeen. Het was een hete, dichte soep van fotonen, elektronen en protonen, met slechts minieme temperatuurverschillen aan de hemel. Maar, in feite, die kleine temperatuurverschillen zijn precies wat ons in staat stelt om de Hubble-constante af te leiden via deze kosmische techniek."

Zo kan een directe vergelijking worden gemaakt, Hoscheit zegt, tussen de 'kosmische' bepaling van de Hubble-constante en de 'lokale' bepaling afgeleid van waarnemingen van licht van relatief nabije supernova's.

De nieuwe analyse van Hoscheit, zegt Barger, laat zien dat er momenteel geen obstakels zijn om te concluderen dat de Melkweg zich in een zeer grote leegte bevindt. Als bonus, zij voegt toe, de aanwezigheid van de leegte kan ook enkele van de discrepanties oplossen tussen technieken die worden gebruikt om te klokken hoe snel het universum uitdijt.