“Viviamo in una sfera colossale” – Il Vuoto che custodisce la Via Lattea


I grandi vuoti cosmici che esistono tra i grandi ammassi e i filamenti dell’Universo.

La nostra galassia, la Via Lattea, esiste nel vuoto – uno dei grandi buchi della struttura “a forma di formaggio svizzero” del cosmo – con un raggio di circa 2 miliardi di anni luce – il più grande vuoto conosciuto dalla scienza, a forma di sfera con un guscio di spessore crescente costituito da galassie, stelle e altra materia barionica. Come gli altri vuoti, non è completamente vuoto, ma contiene la nostra galassia, la Via Lattea (a poche centinaia di milioni di anni luce dal centro del vuoto), il Gruppo Locale, e una parte più grande del Super Ammasso di Laniakea.


In uno studio osservazionale del 2013 sulla struttura su larga scala dell’universo, gli astronomi dell’Università del Wisconsin-Madison Amy Barger e Ryan Keenan hanno dimostrato che la nostra galassia, nel contesto della struttura su larga scala dell’universo, risiede in un enorme vuoto, una regione dello spazio che contiene molte meno galassie, stelle e pianeti del previsto. La struttura del cosmo è simile a quella del formaggio svizzero, nel senso che è composta da “materia normale” sotto forma di vuoti e filamenti. I filamenti sono costituiti da super ammassi di galassie e ammassi di galassie, che a loro volta sono composti da stelle, gas, polveri e pianeti. Si ritiene che la materia oscura e l’energia oscura, che non possono ancora essere osservate direttamente, costituiscano circa il 95% del contenuto dell’universo.

Uno studio successivo non solo conferma l’idea che esistiamo in uno dei buchi del cosmo, il KBC Void, ma aiuta ad alleviare l’apparente disaccordo o la tensione tra le diverse misurazioni della costante di Hubble, l’unità che i cosmologi usano per descrivere la velocità con cui l’universo si sta espandendo oggi. Il vuoto prende il nome dagli astronomi del Wisconsin Keenan, Barger e Lennox Cowie.

La tensione nasce dalla consapevolezza che le diverse tecniche che gli astrofisici utilizzano per misurare la velocità di espansione dell’universo danno risultati diversi. “Indipendentemente dalla tecnica utilizzata, si dovrebbe ottenere lo stesso valore per il tasso di espansione dell’universo oggi”, ha spiegato Ben Hoscheit, attualmente alla Caltech.

“Fortunatamente, vivere nel vuoto aiuta a risolvere questa tensione”.

La ragione di ciò è che un vuoto – con molta più materia al di fuori del vuoto che esercita una forza di attrazione gravitazionale leggermente maggiore – influenzerà il valore della Costante di Hubble che si misura da una tecnica che utilizza supernovae relativamente vicine, mentre non avrà alcun effetto sul valore derivato da una tecnica che utilizza il fondo cosmico a microonde (CMB), la luce residua del Big Bang.

“Spesso è davvero difficile trovare soluzioni coerenti tra molte osservazioni diverse”, ha detto Barger, un cosmologo osservatore, “Quello che Ben ha dimostrato è che il profilo di densità è coerente con le osservazioni cosmologiche. Si vuole sempre trovare la coerenza, altrimenti c’è un problema da qualche parte che deve essere risolto”.

La luce brillante di un’esplosione di supernova, dove la distanza dalla galassia che ospita la supernova è ben stabilita, è la “candela” scelta dagli astronomi per misurare l’espansione accelerata dell’universo. Poiché questi oggetti sono relativamente vicini alla Via Lattea e poiché non importa dove esplodono nell’universo osservabile, lo fanno con la stessa quantità di energia, fornisce un modo per misurare la Costante di Hubble.

In alternativa, lo sfondo cosmico a microonde è un modo per sondare il primissimo universo.

“I fotoni della CMB codificano un’immagine giovanile dell’universo primordiale”, ha spiegato Hoscheit. “Ci mostrano che in quella fase l’universo era sorprendentemente omogeneo. Era un brodo caldo e denso di fotoni, elettroni e protoni, che mostrava solo minime differenze di temperatura nel cielo. Ma, in realtà, quelle minuscole differenze di temperatura sono esattamente ciò che ci permettono di dedurre la Costante di Hubble attraverso questa tecnica cosmica”.

Si può quindi fare un confronto diretto, dice Hoscheit, tra la determinazione ‘cosmica’ della costante di Hubble e la determinazione ‘locale’ derivata dalle osservazioni della luce di supernovae relativamente vicine.

La nuova analisi mostra che non ci sono attualmente ostacoli osservazionali alla conclusione che la Via Lattea risiede in un vuoto molto grande. La presenza del vuoto può anche risolvere alcune delle discrepanze tra le tecniche utilizzate per rilevare la velocità di espansione dell’universo.

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