Der er hulrum i universet, og vi kan ikke se dem ordentligt. Og det er en god ting.
Disse hulrum - kæmpe, uregelmæssige huller i rummet, der er tomme for galakser - er over hele kosmos. Men fordi de er tomme, kan astronomer ikke direkte observere dem. I stedet ser de dem ved at kortlægge galakser over rummet og derefter markere områdene mellem disse områder. Fra vores perspektiv på Jorden ser alle disse hulrum imidlertid fordrejet.
Disse områder forekommer strakt nogle steder og klæber i andre. Det er en konsekvens af "rødskiftning" af galakser ved deres grænser, en visuel forvrængning forårsaget af bevægelsen af disse systemer: Når de bevæger sig væk fra seeren (Jordlinger, i dette tilfælde), synes galaksernes bølgelængder at strække sig og bliver mere røde ; de, der bevæger sig mod os, ville se mere blå ud, efterhånden som deres bølgelængder bliver kortere. Mørk energi er det navn astronomer har givet en usynlig styrke, der strækker vores univers og får galakser til at bevæge sig fra hinanden.
Denne forvrængning viser sig at være en god ting, ifølge et papir, der blev offentliggjort den 9. juli i tidsskriftet Physical Review D. Indtil nu har forskere været afhængige af præcise målinger af rødskiftene i de enkelte galakser for at finde ud af, hvor hurtigt universet ekspanderer, og til gengæld, hvor meget mørk energi der er til rådighed for at drive denne ekspansion. Men måling af forvrængninger af hulrum viser sig at være en meget mere præcis teknik, der giver forskerne mulighed for at indsnævre denne udvidelse endnu mere.
"Det, vi faktisk måler, er forvrængningen i galaksernes positioner omkring ugyldige regioner," sagde Seshadri Nadathur, en forsker ved University of Portsmouth i Storbritannien og hovedforfatter af papiret. "Det seje ved hulrum er, at de er områder i rummet, som vi meget nøjagtigt kan modellere galakbevægelser."
Det skyldes, at matematikken, der er nødvendig for nøjagtigt at bestemme galaksernes bevægelser, bliver meget enklere i disse hulrum, sagde Nadathur til Live Science. (I dette tilfælde studerede forskerteamet hulrum omkring 5,5 milliarder lysår fra Jorden).
"Galakser bevæger sig på grund af tyngdekraften, der trækker dem mod regioner med overskydende stof, og problemet er generelt, at vores teori om tyngdekraft - Einsteins generelle relativitet - er meget kompleks, og ligningerne er svære at løse nøjagtigt," sagde han. "Så det meste af tiden i kosmologien bruger vi tilnærmelser - kendt som 'perturbationsteori' - for at hjælpe med at gøre problemet kan behandles. Denne perturbationsteori fungerer meget bedre i ugyldige regioner end i regioner, hvor der er masser af stof, så vores forudsigelser er enklere at lave og meget mere nøjagtige i tomrum. "
Resultatet af den tilføjede nøjagtighed er, at videnskabsfolk ved hjælp af den teknik, der er banebrydt i dette dokument, kan foretage meget mere præcise skøn over universets ekspansionshastighed og bedre bekræfte, at observerede ekspansionshastigheder stemmer overens med astronomernes foretrukne teorier for, hvorfor udvidelsen Det sker . Det nye resultat begrænser også yderligere rækkevidden af nogle alternative teorier, der flyder rundt derude. De tidligere bedste målinger af galaktisk bevægelse gjorde alt dette også, men omkring fire gange mindre godt, ifølge Nadathur.
Disse tidligere bedste målinger af rødskiftene i galaktiske hulrum kom fra en undersøgelse af himlen kaldet Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Denne måling af tomrumsforvrængning var også afhængig af BOSS-data, men blev meget forbedret med sine konklusioner, hvor denne nye analyseteknik blev anvendt på data fra BOSS.
Den forbedrede måling af universets udvidelse stemte overens med eksisterende teorier om, hvordan mørk energi fungerer i universet, skrev forskerne i avisen: at vi lever i et "fladt" univers med konstant mørk energi, der driver dens ekspansion. "Ved at sammensætte vores resultater med resultaterne fra BAO-teknikken er vi i stand til at få en meget bedre måling af den kosmiske ekspansionshastighed for 5,5 milliarder år siden," sagde Nadathur. "Og dette er til gengæld meget vigtigt, fordi det fortæller os, hvad mørk energi har gjort i løbet af den tid, såvel som andre ting som rumets krumning - hvilket er det, der får os kosmologer til at begejstre."
Forskerne påpegede også i papiret, at der er flere kommende bestræbelser på at skanne himlen mere præcist end BOSS for at forstå mørk energi endnu bedre. Denne samme teknik, skrev forskerne, skulle også i vid udstrækning forbedre præcisionen af disse undersøgelser.
