Det er tomrom i universet, og vi kan ikke se dem ordentlig. Og det er bra.
Disse hulrommene - gigantiske, uregelmessige gap i rommet som er tomme for galakser - er over hele kosmos. Men fordi de er tomme, kan ikke astronomene observere dem direkte. I stedet får de øye på dem ved å kartlegge galakser over verdensrommet, og deretter markere områdene mellom disse områdene. Fra vårt perspektiv på Jorden ser imidlertid alle disse tomhetene forvrengt.
Disse områdene ser ut strukket noen steder og klistret på andre. Det er en konsekvens av "rødforskyvning" av galakser ved deres grenser, en visuell forvrengning forårsaket av bevegelsen av disse systemene: Når de beveger seg bort fra betrakteren (Earthlings, i dette tilfellet), ser galaksenes bølgelengder seg ut og blir mer rød ; de som beveger seg mot oss, ville se mer blå ut etter hvert som bølgelengdene deres blir kortere. Mørk energi er navnet astronomer har gitt til en usynlig styrke som spenner universet vårt og får galakser til å bevege seg fra hverandre.
Den forvrengningen viser seg å være en god ting, ifølge et papir publisert 9. juli i tidsskriftet Physical Review D. Til nå har forskere stolt på presise målinger av rødskiftene til individuelle galakser for å finne ut hvor raskt universet ekspanderer, og på sin side hvor mye mørk energi som er til stede for å drive den utvidelsen. Men å måle forvrengningene av tomrom viser seg å være en mye mer presis teknikk, slik at forskerne kan begrense den utvidelsen enda mer.
"Det vi faktisk måler, er forvrengningen i posisjonene til galakser rundt tomme områder," sa Seshadri Nadathur, forsker ved University of Portsmouth i Storbritannia, og hovedforfatter av papiret. "Det kule med tomrom er at de er områder i rommet som vi veldig nøyaktig kan modellere galaksebevegelser."
Det er fordi regnestykket som trengs for å nøyaktig bestemme bevegelsene til galakser blir mye enklere i disse tomrommene, sa Nadathur til Live Science. (I dette tilfellet studerte forskerteamet tomrom rundt 5,5 milliarder lysår fra Jorden.)
"Galakser beveger seg på grunn av tyngdekraften som trekker dem mot regioner med overflødig materie, og problemet generelt er at vår teori om tyngdekraften - Einsteins generelle relativitet - er veldig kompleks, og likningene er vanskelig å løse nøyaktig," sa han. "Så mesteparten av tiden i kosmologien bruker vi tilnærminger - kjent som 'forstyrrelsesteori' - for å bidra til å gjøre problemet gjennomførbart. Denne forstyrrende teorien fungerer mye bedre i tomme områder enn i regioner der det er mye stoff, så vår spådommer er enklere å lage og mye mer nøyaktige i tomrom. "
Resultatet av den ekstra nøyaktigheten er at forskere kan bruke den teknikken som er pioner i dette artikkelen, mye mer presise estimater av universets utvidelsesgrad, og bedre bekrefte at observerte ekspansjonshastigheter stemmer overens med astronomenes foretrukne teorier for hvorfor utvidelsen skjer . Det nye resultatet begrenser også omfanget av noen alternative teorier som flyter rundt der ute. De tidligere beste målingene av galaktisk bevegelse gjorde alt dette også, men omtrent fire ganger mindre bra, ifølge Nadathur.
De tidligere beste målingene av rødskiftene av galaktiske tomrom kom fra en studie av himmelen kalt Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Denne måling av tomrom-forvrengning baserte seg også på BOSS-data, men forbedret enormt på konklusjonene sine om å bruke denne nye analyseteknikken på dataene fra BOSS.
Den forbedrede målingen av universets ekspansjon samsvarte med eksisterende teorier om hvordan mørk energi fungerer i universet, skrev forskerne i avisen: at vi lever i et "flatt" univers med konstant mørk energi som driver dens ekspansjon. "Ved å sette resultatene sammen med resultatene fra BAO-teknikken, er vi i stand til å få en mye bedre måling av den kosmiske ekspansjonshastigheten for 5,5 milliarder år siden," sa Nadathur. "Og dette er igjen veldig viktig fordi det forteller oss hva mørk energi har gjort i løpet av den tiden, så vel som andre ting som romets krumning - og det er det som får oss kosmologer til å begeistre."
Forskerne påpekte også i papiret at det er flere kommende anstrengelser for å skanne himmelen mer presist enn BOSS, for å forstå mørk energi enda bedre. Denne samme teknikken, skrev forskerne, burde også forbedre presisjonen til disse undersøkelsene.
