Las nuevas investigaciones refuerzan la idea de que existimos en un vacío en la estructura del cosmos y ayudan a aliviar el aparente desacuerdo entre diferentes mediciones de la Constante de Hubble.
Cosmológicamente hablando, la Vía Láctea y su vecindario inmediato se encuentran en los agujeros de vacío.
En un estudio observacional de 2013, la astrónoma Amy Barger de la Universidad de Wisconsin-Madison y su entonces estudiante Ryan Keenan demostraron que nuestra galaxia, en el contexto de la estructura a gran escala del universo, reside en un enorme vacío, una región de espacio que contiene muchas menos galaxias, estrellas y planetas de lo que se esperaba.
Ahora, un nuevo artículo de un estudiante, también alumno de Barger y de UW-Madison, no solo afirma la idea que existimos en uno de los agujeros de la estructura de queso suizo del cosmos, sino que ayuda a facilitar el desacuerdo aparente o la tensión entre Diferentes medidas de la Constante de Hubble, que los cosmólogos de la unidad usan para describir la velocidad a la que el universo se está expandiendo en la actualidad.
Los resultados del nuevo estudio se presentaron anteayer (6 de junio de 2017) en una reunión de la American Astronomical Society.
La tensión surge de la comprensión de que las diferentes técnicas empleadas por los astrofísicos para medir lo rápido se está expandiendo el universo dan resultados diferentes. «No importa qué técnica se utilice, debe obtenerse el mismo valor para la tasa de expansión del universo de 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 un vacío ayuda a resolver esta tensión«.
La razón de esto es que un vacío, con mucha más materia fuera del vacío que ejerce una fuerza gravitacional ligeramente mayor, afectará al valor constante de Hubble que se mide a partir de una técnica que utiliza supernovas relativamente cercanas, mientras que no tendrá efecto sobre el valor derivado desde una técnica que utiliza el fondo cósmico de microondas (CMB), la luz sobrante del Big Bang.
El nuevo informe de Wisconsin es parte de un esfuerzo mucho mayor para entender mejor la estructura a gran escala del universo. La estructura del cosmos es de tipo de queso suizo en el sentido de que está compuesta de «materia normal» en forma de vacíos y filamentos. Los filamentos se componen de supercúmulos y racimos de galaxias, que a su vez están compuestos de estrellas, gas, polvo y planetas. Se cree que la materia oscura y la energía oscura, que todavía no se pueden observar directamente, comprenden aproximadamente el 95 por ciento de los contenidos 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 Hawai, es al menos siete veces más grande que el promedio, con un radio de aproximadamente 1.000 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 forma de esfera con una capa de espesor creciente formada por galaxias, estrellas y otras materias; no se descartan por otras restricciones observacionales.
«A menudo es muy difícil encontrar soluciones consistentes entre muchas observaciones diferentes«, dice Barger, un cosmólogo observacional afiliado al Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Hawai. «Lo que Ben ha demostrado es que el perfil de densidad que Keenan midió es consistente con observables cosmológicos. Uno siempre quiere encontrar consistencia, o bien hay un problema en algún lugar que necesita ser resuelto.»
La luz brillante de una explosión de una supernova, donde la distancia a la galaxia que aloja la supernova está bien establecida, es la «vela» de elección para los astrónomos que miden la expansión acelerada del universo. Debido a que estos objetos están relativamente cerca de la Vía Láctea y porque no importa donde explotan 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 la microonda es una manera de sondear el universo temprano. «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. Era una sopa caliente y densa de fotones, electrones y protones, mostrando solo pequeñas diferencias de temperatura en el cielo. Pero, de hecho, esas diminutas diferencias de temperatura son exactamente lo que nos permite inferir la Constante de Hubble a través de esta técnica cósmica«.
Se puede hacer una comparación directa, dice Hoscheit, entre la determinación «cósmica» de la Constante de Hubble y la determinación «local» derivada de las observaciones de luz de supernovas relativamente cercanas.
El nuevo análisis hecho por Hoscheit, dice Barger, muestra que no hay obstáculos observacionales actuales para la conclusión de que la Vía Láctea reside en un vacío muy grande. Como colofón, añade, que la presencia del vacío también puede resolver algunas de las discrepancias entre las técnicas utilizadas para medir la velocidad de expansión del universo.
