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O universo simulado pela Simulação do Milênio é estruturado como um queijo suíço em filamentos e vazios. A Via Láctea, de acordo com os astrônomos da UW-Madison, existe em um dos buracos ou vazios da estrutura em grande escala do cosmos. PROJETO DE SIMULAÇÃO DO MILÊNIO
Novas pesquisas confirmam a ideia de que existimos num dos vazios da estrutura do cosmos e ajudam a amenizar a aparente discordância entre as diferentes medições da Constante de Hubble.
Cosmologicamente falando, o via Láctea e sua vizinhança imediata fica na cidade.
Em um estudo observacional de 2013, a astrônoma Amy Barger, da Universidade de Wisconsin-Madison, e seu então aluno Ryan Keenan mostraram que nossa galáxia, no contexto da estrutura em grande escala do universo, reside em um enorme vazio – uma região do espaço contendo muito menos galáxias, estrelas e planetas do que o esperado.
Agora, um novo estudo realizado por um aluno de graduação da UW-Madison, também aluno de Barger, não apenas confirma a ideia de que existimos em um dos buracos da estrutura do queijo suíço do cosmos, mas ajuda a aliviar o aparente desacordo ou tensão entre diferentes medições da Constante de Hubble, a unidade que os cosmólogos usam para descrever a taxa à qual o Universo se está a expandir hoje.
Os resultados do novo estudo foram apresentados aqui hoje (6 de junho de 2017) em uma reunião do Sociedade Astronômica Americana.
A tensão surge da constatação de que diferentes técnicas que os astrofísicos empregam para medir a rapidez com que o Universo se expande produzem resultados diferentes. “Não importa qual técnica você use, você deve obter o mesmo valor para a taxa de expansão do universo hoje”, explica Ben Hoscheit, o estudante de Wisconsin que apresenta sua análise do vazio aparentemente muito maior do que a média em que nossa galáxia reside. , viver no vazio ajuda a resolver essa tensão.”
A razão para isso é que um vazio – com muito mais matéria fora do vazio exercendo uma atração gravitacional um pouco maior – afetará o valor da Constante de Hubble medido a partir de uma técnica que usa supernovas relativamente próximas, embora não tenha efeito no valor derivado. de uma técnica que usa a radiação cósmica de fundo (CMB), a luz restante do Big Bang.
O novo relatório de Wisconsin faz parte de um esforço muito maior para compreender melhor a estrutura em grande escala do Universo. A estrutura do cosmos é semelhante ao queijo suíço, no sentido de que é composto de “matéria normal” na forma de vazios e filamentos. Os filamentos são constituídos por superaglomerados e aglomerados de galáxias, que por sua vez são compostos por estrelas, gás, poeira e planetas. Acredita-se que a matéria escura e a energia escura, que ainda não podem ser observadas diretamente, constituem aproximadamente 95% do conteúdo do universo.
O vazio que contém a Via Láctea, conhecido como vazio KBC por Keenan, Barger e Lennox Cowie da Universidade do Havaí, é pelo menos sete vezes maior que a média, com um raio medindo aproximadamente 1 bilhão de anos-luz. Até o momento, é o maior vazio conhecido pela ciência. A nova análise de Hoscheit, de acordo com Barger, mostra que as primeiras estimativas de Keenan do vazio KBC, que tem a forma de uma esfera com uma concha de espessura crescente composta por galáxias, estrelas e outras matérias, não são excluídas por outras restrições observacionais.
“Muitas vezes é muito difícil encontrar soluções consistentes entre muitas observações diferentes”, diz Barger, um cosmólogo observacional que também tem um cargo de pós-graduação afiliado no Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Havai. “O que Ben mostrou é que o perfil de densidade medido por Keenan é consistente com os observáveis cosmológicos. Sempre se quer encontrar consistência, ou então há um problema em algum lugar que precisa ser resolvido.”
Um mapa do universo local observado pelo Sloan Digital Sky Survey. As áreas laranja têm maiores densidades de aglomerados e filamentos de galáxias. PESQUISA CÉU DIGITAL SLOAN
A luz brilhante de uma explosão de supernova, onde a distância até à galáxia que acolhe a supernova está bem estabelecida, é a “vela” preferida dos astrónomos que medem a expansão acelerada do Universo. Como esses objetos estão relativamente próximos da Via Láctea e porque, independentemente de onde explodem no universo observável, o fazem com a mesma quantidade de energia, isso fornece uma maneira de medir a Constante de Hubble.
Alternativamente, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas é uma forma de sondar o universo primitivo. “Os fótons da CMB codificam uma imagem do universo primitivo”, explica Hoscheit. “Eles nos mostram que, naquela fase, o universo era surpreendentemente homogêneo. Era uma sopa quente e densa de fótons, elétrons e prótons, mostrando apenas pequenas diferenças de temperatura no céu. Mas, na verdade, são exatamente essas pequenas diferenças de temperatura que nos permitem inferir a Constante de Hubble através desta técnica cósmica.”
Uma comparação direta pode assim ser feita, diz Hoscheit, entre a determinação “cósmica” da Constante de Hubble e a determinação “local” derivada de observações de luz de supernovas relativamente próximas.
A nova análise feita por Hoscheit, diz Barger, mostra que não existem actualmente obstáculos observacionais à conclusão de que a Via Láctea reside num vazio muito grande. Como bónus, acrescenta ela, a presença do vazio também pode resolver algumas das discrepâncias entre as técnicas utilizadas para cronometrar a rapidez com que o Universo se está a expandir.
TÍTULO: Grande vazio local, supernovas tipo Ia e o efeito cinemático Sunyaev-Zel'dovich em um modelo Lambda-LTB
CORPO DO RESUMO: Resumo (máximo de 2.250 caracteres): Há evidências observacionais substanciais e crescentes da densidade de luminosidade normalizada no infravermelho próximo de que o universo local pode ser subdenso em escalas de várias centenas de Megaparsecs. Nosso objetivo é testar se um vazio descrito por uma parametrização dos dados observacionais é compatível com os dados mais recentes sobre supernovas tipo Ia e o efeito cinemático linear Sunyaev-Zel'dovich (kSZ). Nosso estudo é baseado no grande perfil radial de vazio local observado por Keenan, Barger e Cowie (KBC) e uma descrição teórica de vazio baseada no modelo Lemaître-Tolman-Bondi com uma constante cosmológica diferente de zero (Lambda-LTB). Encontramos consistência com a relação distância-desvio para o vermelho medida da luminosidade em escalas radiais relevantes para o vazio KBC através de uma comparação com supernovas tipo Ia de baixo desvio para o vermelho do conjunto de dados `Supercal' na faixa de desvio para o vermelho 0,01