Sinds Galileo zijn telescoop op Jupiter richtte en manen in een baan rond die planeet zag, begonnen we ons te realiseren dat we geen centrale, belangrijke plaats in het universum innemen. In 2013 bleek uit een onderzoek dat we misschien verder weg zijn in de boondocks dan we ons hadden voorgesteld. Nu bevestigt een nieuwe studie het: we leven in een leegte in de filamenteuze structuur van het heelal, een leegte die groter is dan we dachten.
In 2013 toonde een studie van astronoom Amy Barger van de Universiteit van Wisconsin-Madison en haar student Ryan Keenan aan dat ons Melkwegstelsel zich in een grote leegte in de kosmische structuur bevindt. De leegte bevat veel minder sterrenstelsels, sterren en planeten dan we dachten. Nu bevestigt een nieuwe studie van Ben Hoscheit, student aan de Universiteit van Wisconsin, het en verlicht tegelijkertijd een deel van de spanning tussen verschillende metingen van de Hubble Constant.
De leegte heeft een naam; het heet de KBC-leegte voor Keenan, Barger en de Lennox Cowie van de University of Hawaii. Met een straal van ongeveer 1 miljard lichtjaar is de KBC-leegte zeven keer groter dan de gemiddelde leegte, en het is de grootste leegte die we kennen.
De grootschalige structuur van het heelal bestaat uit filamenten en clusters van normale materie, gescheiden door holtes, waar heel weinig materie is. Het wordt beschreven als 'Zwitserse kaasachtig'. De filamenten zelf bestaan uit clusters van sterrenstelsels en superclusters, die zelf bestaan uit sterren, gas, stof en planeten. Erachter komen dat we in een leegte leven, is op zichzelf interessant, maar de implicaties die het heeft voor Hubble's Constant zijn nog interessanter.
De constante van Hubble is de snelheid waarmee objecten van elkaar af bewegen vanwege de uitdijing van het heelal. Dr. Brian Cox legt het uit in deze korte video.
Het probleem met Hubble's Constant is dat je een ander resultaat krijgt, afhankelijk van hoe je het meet. Dit is duidelijk een probleem. "Welke techniek je ook gebruikt, je zou dezelfde waarde moeten krijgen voor de expansiesnelheid van het Space Magazine", legt Ben Hoscheit uit, de student uit Wisconsin die zijn analyse van de KBC-leegte op 6 juni presenteerde tijdens een bijeenkomst van de American Astronomical Society . 'Gelukkig helpt het leven in een leegte om deze spanning op te lossen.'
Er zijn een paar manieren om de uitzettingssnelheid van het heelal te meten, bekend als de constante van Hubble. Een manier is om zogenaamde 'standaardkaarsen' te gebruiken. Supernovae worden gebruikt als standaardkaarsen omdat hun helderheid zo goed wordt begrepen. Door hun helderheid te meten, kunnen we bepalen hoe ver de melkweg waarin ze zich bevinden is verwijderd.
Een andere manier is door het meten van de CMB, de kosmische microgolfachtergrond. De CMB is de overgebleven energie-afdruk van de oerknal en het bestuderen ervan vertelt ons de staat van expansie in het universum.
De twee methoden kunnen worden vergeleken. De standaardkaarsbenadering meet meer lokale afstanden, terwijl de CMB-benadering grootschalige afstanden meet. Dus hoe helpt het leven in een leegte om de twee op te lossen?
Metingen vanuit een holte worden beïnvloed door de veel grotere hoeveelheid materie buiten de holte. De zwaartekracht van al dat materiaal heeft invloed op de metingen die met de standaardkaarsmethode worden uitgevoerd. Maar diezelfde materie, en de aantrekkingskracht ervan, zal geen effect hebben op de CMB-meetmethode.
"Men wil altijd consistentie vinden, anders is er ergens een probleem dat moet worden opgelost." - Amy Barger, University of Hawaii, Dept. of Physics and Astronomy
Hoscheit's nieuwe analyse, volgens Barger, de auteur van de studie uit 2013, laat zien dat Keenans eerste schattingen van de KBC-leegte, die de vorm heeft van een bol met een schaal van toenemende dikte die bestaat uit sterrenstelsels, sterren en andere materie, niet worden geregeerd door andere observatiebeperkingen.
"Het is vaak erg moeilijk om consistente oplossingen te vinden tussen veel verschillende waarnemingen", zegt Barger, een observationele kosmoloog die ook een aanstelling als geaffilieerde aan de University of Hawaii's Department of Physics and Astronomy heeft. 'Wat Ben heeft laten zien, is dat het dichtheidsprofiel dat Keenan heeft gemeten consistent is met kosmologische waarnemingen. Men wil altijd consistentie vinden, anders is er ergens een probleem dat moet worden opgelost. ”
