Pământul, Calea Lactee și chiar întreaga 'regiune locală' a Universului din jurul nostru s-ar afla într-un vid cosmic, un spațiu de densitate mai mică a materiei prin comparație cu restul Universului, conform unui nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Portsmouth, Marea Britanie, transmite miercuri Space.com.

Dacă lucrurile stau așa, atunci acesta ar putea fi răspunsul la una dintre cele mai frustrante probleme ale cosmologiei - așa-numita 'tensiune Hubble'.

Noul studiu sugerează că 'oscilațiile acustice barionice' (BAO), ecouri ale momentelor inițiale ale Universului par să susțină ideea unui vid local sau a unei 'bule Hubble'.

Dilema cu privire la tensiunea Hubble este legată de faptul că, atunci când este măsurată folosind diferite tehnici, viteza cu care Universul se extinde (cunoscută sub numele de constanta Hubble) are valori diferite. O tehnică măsoară constanta Hubble folosind observații astronomice în Universul local, în timp ce cealaltă oferă valoarea sa ca medie pe întregul Univers.

Acest lucru înseamnă că, dacă Universul local se află într-o 'bulă Hubble' de densitate mică, s-ar extinde mai repede decât cosmosul mai larg, cu densitate mai mare, explicând de ce observațiile oferă o valoare mai mare a constantei Hubble și o expansiune mai rapidă decât media teoretică mai lentă.

'O soluție potențială la această inconsecvență este că galaxia noastră este aproape de centrul unui vid local mare', a declarat coordonatorul studiului, Indranil Banik, de la Universitatea din Portsmouth, într-un comunicat. 'Acest lucru ar face ca materia să fie atrasă de gravitație spre exteriorul vidului unde densitatea este mai mare, ceea ce ar duce, în timp, la golirea vidului. Pe măsură ce vidul se golește, viteza obiectelor care se îndepărtează de noi ar fi mai mare decât dacă vidul nu ar fi acolo (...) Prin urmare, acest lucru dă impresia unei rate de expansiune locală mai rapide.'

Există două modalități de a calcula tensiunea Hubble. În primul rând, oamenii de știință observă o 'fosilă cosmică' numită radiația cosmică de fond (CMB). Prima lumină care a străbătut Universul, CMB, este un câmp de radiații care umple aproape uniform întregul cosmos.

Oamenii de știință pot observa CMB și calcula evoluția sa folosind modelul Lambda Cold Dark Matter (LCDM), modelul standard al cosmologiei, ca șablon. Din acesta, ei derivă valoarea actuală a constantei Hubble în Univers în general, nu doar local.

Alternativ, astronomii folosesc observații ale supernovelor de tip Ia sau ale stelelor variabile, două exemple de obiecte pe care astronomii le numesc 'lumânări standard', pentru a măsura distanțele până la galaxiile lor gazdă. Viteza cu care se îndepărtează aceste galaxii este dezvăluită de schimbarea lungimilor de undă ale luminii de la aceste corpuri, sau 'deplasarea spre roșu'. Cu cât deplasarea spre roșu este mai mare, cu atât o galaxie se îndepărtează mai repede de Pământ. De aici poate fi calculată constanta Hubble.

Problema este că această metodă de observare a Universului local postulează o valoare a constantei Hubble mai mare decât valoarea teoretică obținută cu Lambda CDM, care ia în considerare Universul ca un întreg. De aici și controversa privind tensiunea Hubble.

Indranil Banik consideră că această discrepanță este o problemă locală. 'Tensiunea Hubble este în mare parte un fenomen local (...) așadar, o soluție locală, cum ar fi un vid local, este o modalitate promițătoare de a rezolva problema', conform lui Banik.

Pentru ca această teorie a vidului local să rezolve tensiunea Hubble, Pământul și Sistemul Solar ar trebui să se situeze aproximativ central în interiorul bulei Hubble de densitate mică. Bula Hubble ar trebui să aibă diametrul de aproximativ 2 miliarde de ani lumină, cu o densitate cu aproximativ 20% mai mică decât densitatea medie a materiei din Univers.

Cu toate acestea, un obstacol major în calea acestui concept este faptul că existența unui vid atât de vast nu se potrivește bine cu modelul LCDM, care sugerează că materia ar trebui să fie distribuită uniform în toate direcțiile sau 'izotrop și omogen' în întregul Univers.

Noile date obținute de Banik arată că 'sunetul' Big Bang-ului, cunoscut sub numele de oscilații acustice barionice (BAO), susține de fapt conceptul unui vid local, contrar modelului LCDM.

'Aceste unde sonore au călătorit doar pentru o scurtă perioadă de timp înainte de a îngheța pe loc odată ce Universul s-a răcit suficient pentru a se forma atomii neutri', a explicat Banik. 'Ele acționează ca o unitate de măsură standard, a cărei dimensiune unghiulară o putem folosi pentru a cartografia istoria expansiunii cosmice.'

Banik susține că un vid local distorsionează ușor relația dintre scara unghiulară BAO și deplasarea spre roșu. Acest lucru se datorează faptului că vitezele induse de un vid local și efectul său gravitațional cresc ușor deplasarea spre roșu, pe lângă cea cauzată de expansiunea cosmică.

'Luând în considerare toate măsurătorile BAO disponibile din ultimii 20 de ani, am arătat că un model de vid este de aproximativ o sută de milioane de ori mai probabil decât un model fără vid, cu parametri concepuți pentru a se potrivi observațiilor CMB efectuate de satelitul Planck, așa-numita cosmologie Planck omogenă', a adăugat Banik.

Următorul pas pentru Banik și colegii săi va fi să compare modelul lor de vid cu alte modele pentru a încerca să reconstruiască istoria expansiunii Universului. Acest lucru ar putea implica utilizarea unor 'cronometre cosmice', obiecte cosmice masive care evoluează, precum galaxiile, pentru a determina cum s-a schimbat rata de expansiune a Universului în timp. În cazul galaxiilor, acest lucru se poate face prin observarea populațiilor stelare și observarea tipului de stele pe care le posedă, absența stelelor masive cu viață mai scurtă indicând o vârstă mai avansată.

Această vârstă este apoi comparată cu deplasarea spre roșu pe care a suferit-o lumina galaxiei ca urmare a expansiunii Universului pe măsură ce a călătorit spre noi, dezvăluind istoria expansiunii Universului de-a lungul timpului cosmic.

Cercetarea echipei a fost prezentată de Indranil Banik luni (7 iulie) la Întrunirea Națională a Societății Regale de Astronomie de la Universitatea Durham din Marea Britanie.AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Ada Vîlceanu)