Najnowsze ustalenia astronomów z University of St Andrews rzucają nowe światło na nasze kosmiczne sąsiedztwo. Według badań, Droga Mleczna znajduje się w centrum olbrzymiej pustki kosmicznej, gdzie zagęszczenie materii jest o około 20% mniejsze niż średnia we wszechświecie. To największy znany nam obszar tego typu – olbrzymia pustka rozciąga się na 2 miliardy lat świetlnych.
Co ciekawe, to odkrycie może pomóc rozwiązać jeden z najbardziej frustrujących problemów współczesnej astronomii – tak zwane napięcie Hubble’a, które od lat spędza sen z powiek naukowcom. Napięcie Hubble’a stanowi obecnie jeden z najpilniejszych dylematów astronomii. Polega na tym, że lokalny wszechświat rozszerza się o około 10% szybciej, niż wynikałoby to ze standardowego modelu kosmologicznego Lambda-CDM (zimnej ciemnej materii).
Sednem problemu jest rozbieżność między bezpośrednimi pomiarami tempa ekspansji a przewidywaniami opartymi na obserwacjach mikrofalowego promieniowania tła z początków wszechświata. To przypomina sytuację, w której dwie różne metody pomiaru tej samej odległości dają wyraźnie odmienne wyniki.
Czy pustka rozwiązuje zagadkę?
Hipoteza lokalnej pustki kosmicznej może być brakującym elementem układanki. Gdybyśmy rzeczywiście znajdowali się w rejonie o znacznie mniejszym zagęszczeniu materii, nasze lokalne pomiary tempa rozszerzania mogłyby być zwyczajnie mylące.
Jak jednak wskazuje Indranil Banik z University of St Andrews: „W rzeczywistości wydaje się, że żyjemy w gigantycznej kosmicznej pustce o gęstości materii o około 20% niższej niż średnia”.
Co więcej, nasza galaktyka znajduje się niemal dokładnie w centrum tego obszaru, co oznacza, że nasz „kosmiczny widok z okna” może nie odzwierciedlać prawdziwej natury całego wszechświata. To trochę jak obserwowanie świata przez dziurkę od klucza.
Ślady dźwięków z początków wszechświata
Kluczowe dla tych badań okazało się wykorzystanie niezwykłego zjawiska – oscylacji akustycznych barionów (BAO). Są to swego rodzaju „skamieniałe” fale dźwiękowe z wczesnego wszechświata, których ślad zachował się w rozmieszczeniu galaktyk, tworząc kosmiczną „miarę standardową”.
Analiza tych zaburzonych fal pozwala badać historię ekspansji kosmosu. W modelu uwzględniającym lokalną pustkę, owa kosmiczna „linijka” powinna wydawać się większa na niebie przy określonym przesunięciu ku czerwieni – i właśnie to zaobserwowali astronomowie. To dość eleganckie rozwiązanie, choć wciąż wymagające dalszych potwierdzeń.
Wyniki opublikowane w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society robią wrażenie pod względem statystycznym:
- Model uwzględniający lokalną pustkę jest około sto milionów razy bardziej prawdopodobny niż wersja bez niej
- Standardowy model ΛCDM bez pustki wykazuje „napięcie 3,8 sigma” w porównaniu z obserwacjami
Oznacza to, że prawdopodobieństwo dopasowania wszechświata bez pustki do tych danych jest równoważne rzutowi monetą i wylosowanie orła 13 razy z rzędu – dodaje Banik.
Dla kontrastu, zgodność danych z modelem pustki przypomina wyrzucenie orła zaledwie dwa razy pod rząd – co wydaje się znacznie bardziej prawdopodobne. Nauka często przypomina szukanie igły w stogu siana, ale te liczby trudno zignorować.
Co to oznacza dla kosmologii?
Gdyby hipoteza się potwierdziła, musielibyśmy zweryfikować część naszych założeń. To sugerowałoby, że lokalne obserwacje mogą wprowadzać istotne błędy w interpretacji danych kosmologicznych, szczególnie dotyczących efektów ciemnej energii.
Badania wskazują, że lokalna gęstość jasności wzrasta wraz z odległością – powyżej pewnego progu osiąga wartość około 1,5 razy wyższą niż zmierzona w naszym otoczeniu. Można więc przypuszczać, że gęstość masy gwiazdowej i ciemnej materii może wykazywać podobną tendencję.
Choć świadomość życia w kosmicznej „dziurze” może nieco niepokoić, to paradoksalnie daje nadzieję na rozwiązanie poważnej zagadki naukowej. Być może to właśnie nasze nietypowe położenie odpowiada za pozorne rozbieżności w tempie ekspansji wszechświata. Astronomowie mają teraz nowy trop – zobaczymy, dokąd ich zaprowadzi. W końcu nauka najlepiej rozwija się wtedy, gdy coś wymusza przewartościowanie dotychczasowych poglądów.