Data baru tentang osilasi akustik Baryon memperkuat kasus untuk kekosongan kosmik lokal. Temuan ini menawarkan solusi yang mungkin untuk ketegangan Hubble.
Ketika kita melihat langit malam, itu bisa terlihat seolah -olah lingkungan kosmik kita dipenuhi dengan bintang, planet, dan galaksi yang tak terhitung banyaknya. Namun, para peneliti telah lama mengusulkan bahwa wilayah lokal kami di alam semesta mungkin mengandung galaksi yang jauh lebih sedikit dari yang diharapkan.
Bukti semakin menunjukkan kemungkinan bahwa kita menghuni kekosongan kosmik yang luas, dengan kepadatan material sekitar 20% lebih rendah dari rata -rata kosmik.
Tidak setiap fisikawan percaya bahwa ini adalah masalahnya. Tetapi makalah baru kami menganalisis suara terdistorsi dari alam semesta awal, yang diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Masyarakat Astronomi Kerajaansangat mendukung ide tersebut.
Masalah ketegangan hubble
Kosmologi saat ini dalam krisis yang dikenal sebagai Tension Hubble: Alam semesta lokal tampaknya berkembang sekitar 10% lebih cepat dari yang diharapkan. Level yang diharapkan diturunkan dengan membuat pengamatan yang tepat dari alam semesta bayi dan memproyeksikannya ke depan menggunakan kerangka kosmologis standar, yang dikenal sebagai materi gelap Lambda-Gram (λCDM).
Kita dapat memeriksa alam semesta awal dengan detail luar biasa melalui latar belakang microwave kosmik (CMB), radiasi relik yang berasal dari saat alam semesta sekitar 1.100 kali lebih kecil dari hari ini. Gelombang suara yang bergerak melalui panas plasma Dari alam semesta awal yang tertinggal di area bergantian kepadatan lebih tinggi dan lebih rendah, dan dengan demikian variasi suhu.
Dengan menganalisis fluktuasi CMB pada berbagai skala, para ilmuwan dapat secara efektif “mendengarkan” gema gelombang suara primordial ini, yang beresonansi pada skala karakteristik yang paling kuat.
Osilasi Akustik Baryon sebagai Penguasa Standar
Pola -pola ini diawetkan dalam CMB dan dikenal sebagai osilasi akustik baryon (BAOS). Karena mereka menumbuhkan pembentukan galaksi dan struktur skala besar, pola yang sama juga dapat dideteksi dalam distribusi galaksi saat ini.
Dengan mempelajari bagaimana cluster galaksi dalam pergeseran merah yang berbeda (sesuai dengan jarak), para peneliti dapat melacak osilasi ini. Salah satu fitur clustering yang sangat khas, yang disebut “Bao Angular Scale,” berfungsi sebagai penanda kunci.
Fitur ini memberikan kosmolog apa yang disebut sebagai “penguasa standar,” suatu ukuran yang diketahui yang memungkinkan mereka untuk menentukan jarak di seluruh alam semesta. Dengan mengukur seberapa banyak skala ini muncul di langit dalam pergeseran merah yang diberikan, para ilmuwan dapat menghitung jarak ke galaksi dan laju ekspansi kosmik.
Uji hipotesis void
Dengan menggunakan pengukuran ini, ahli kosmologi dapat menentukan tingkat ekspansi dengan trigonometri dan data shift merah. Jika fitur BAO muncul lebih besar pada jarak tertentu, itu menyiratkan bahwa alam semesta lokal berkembang lebih cepat.
Rekan -rekan saya dan saya sebelumnya berpendapat bahwa ketegangan Hubble mungkin karena lokasi kami berada dalam kekosongan yang besar. Itu karena jumlah material yang jarang terjadi dalam kekosongan akan tertarik pada bahan yang lebih padat di luar, itu terus mengalir keluar dari kekosongan.
Dalam penelitian sebelumnya, kami menunjukkan bahwa aliran ini akan membuatnya terlihat seperti alam semesta lokal yang berkembang sekitar 10% lebih cepat dari yang diharapkan. Ini akan menyelesaikan ketegangan Hubble.
Tapi kami menginginkan lebih banyak bukti. Dan kita tahu bahwa ruang hampa lokal akan sedikit mendistorsi hubungan antara skala sudut BAO dan pergeseran merah karena material lebih cepat dalam kekosongan dan efek gravitasi pada bagian luar cahaya.
Jadi dalam makalah baru kami, Vasileios Kalaitzidis dan saya berangkat untuk menguji prediksi model Void menggunakan pengukuran BAO yang dikumpulkan selama 20 tahun terakhir. Kami membandingkan hasil kami dengan model tanpa kekosongan di bawah sejarah ekspansi latar belakang yang sama.
Dalam model Void, penguasa Bao harus terlihat lebih besar di langit di setiap shift merah yang diberikan. Dan kelebihan ini harus lebih besar dalam pergeseran merah rendah (jarak pendek), sesuai dengan ketegangan Hubble.
Bukti kuat untuk kekosongan lokal
Pengamatan mengkonfirmasi prediksi ini. Hasil kami menunjukkan bahwa alam semesta dengan kekosongan lokal sekitar seratus juta kali lebih mungkin daripada kosmos tanpa satu, ketika menggunakan pengukuran BAO dan mengasumsikan alam semesta diperluas sesuai dengan model kosmologis standar yang diinformasikan oleh CMB.
Penelitian kami menunjukkan bahwa model λCDM tanpa vakum lokal ada dalam “3,8 tension sigma” dengan pengamatan Bao. Ini berarti bahwa kemungkinan alam semesta universal yang sesuai dengan data setara dengan kepala pendaratan koin yang adil 13 kali berturut -turut. Sebaliknya, peluang data BAO terlihat seperti yang mereka lakukan dalam model void yang setara dengan kepala pendaratan koin yang adil hanya dua kali berturut -turut. Singkatnya, model ini cocok dengan data dengan cukup baik.
Di masa depan, akan sangat penting untuk mendapatkan pengukuran BAO yang lebih akurat dalam pergeseran merah rendah, di mana penguasa standar BAO terlihat lebih besar di langit – terutama jika kita berada dalam lowongan.
Tingkat ekspansi rata -rata sejauh ini mengikuti langsung dari usia alam semesta, yang dapat kita perkirakan dari usia bintang -bintang lama di Bimasakti. Vakum lokal tidak akan mempengaruhi usia alam semesta, tetapi beberapa proposal memang mempengaruhi itu. Penyelidikan ini dan yang lainnya akan menjelaskan lebih banyak krisis Hubble dalam kosmologi.
Referensi: “Menguji hipotesis void lokal menggunakan pengukuran osilasi akustik baryon selama 20 tahun terakhir” oleh Indranil Banik dan Vasileios Kalaitzidis, 13 Mei 2025, Pemberitahuan Bulanan Masyarakat Astronomi Kerajaan.
Doi: 10.1093/minras/staff781
Diadaptasi dari artikel yang awalnya diterbitkan dalam percakapan.
Indranil Banik menerima dana dari Royal Society sebagai bagian dari universitas riset beasiswa yang dikelola oleh bosnya Harry Desmond. Penulis kedua di atas kertas adalah Vasileios Kalaitzidis, yang menerima hibah proyek musim panas sarjana dari Royal Astronomical Society untuk melakukan analisis yang dijelaskan di sini.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
