Kommentoidaan myöhemmin...
https://www.hs.fi/kuukausiliite/art-2000008489737.html
Linnunrata erottuu selvästi tähtitaivaalla Euroopan eteläisen observatorion yllä Chilessä.
Avaruus on iso
Universumi laajenee mykistävällä vauhdilla. Laajentumista kiihdyttää pimeä energia, jota emme tunne. Tutkijoiden ymmärrys universumista karttuu jatkuvasti, ja samalla nousee uusia kysymyksiä – kuten se, törmäsikö tunnettu maailmankaikkeus jossakin vaiheessa rinnakkaiseen maailmankaikkeuteen.
Tasan sata vuotta sitten Yhdysvaltain pääkaupungissa Washingtonissa väiteltiin ehkä isoimmasta mahdollisesta aiheesta. Väittely koski koko maailmankaikkeuden laajuutta. Onko Linnunratamme koko universumi vai onko sen ulkopuolella muita maailmoja?
Linnunrataa ainoana tähtijoukkona piti tunnustettu yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Harlan Shapley, joka työskenteli kuulussa Mount Wilsonin observatoriossa Kaliforniassa. Tähtitaivaalla havaitut tähtijoukot ja sumut olivat hänen mukaansa osa omaa Linnunrataamme.
Vastakkaista mieltä oli kalifornialaisen Lickin observatorion tähtitieteilijä Heber C. Curtis, jonka mukaan tähtisumut ovat samankaltaisia kuin Linnunrata. Curtis väitti, että avaruutta riittää ympärillämme laajalti Linnunradan tuollakin puolen.
Maailmankaikkeutta tutkivan kosmologian kannalta väittely oli historiallisen tärkeä. Yhteenveto puolesta ja vastaan julkaistiin keväällä 1921, mutta voittaja saatiin varmistettua vasta vuosikymmenen puolivälissä.
Harlan Shapley myönsi kunniakkaasti olleensa väärässä. Maailmankaikkeus osoittautui paljon suuremmaksi kuin hän oli päätellyt – aivan valtavasti suuremmaksi.
Ajatus Linnunradasta avaruuden yksinäisenä saarena tyhjyydessä kuulostaa kapealta nyt, kun tuhannet havainnot ovat kertoneet miljardeista galakseista ja miljardien valovuosien etäisyyksistä.
Avaruusteleskooppi Hubblen kuva vuodelta 1995 pienestä osasta avaruutta on jo klassikko. Niin sanotussa Deep Field -kuvassa on tuhansia galakseja, vaikka Hubble tarkasteli vain mitättömän pientä kohtaa avaruudessa.
Hubble-avaruusteleskoopin kuvassa on tuhansia galakseja, vaikka kuva on hyvin pieneltä avaruuden alueelta.
Jotta maailmankaikkeuden mitat ovat voineet laajentua, on tarvittu keinoja katsoa entistä kauemmas.
Vielä Washingtonin väittelyn aikoihin peruskeino maailmankaikkeuden etäisyyksien määrittelyyn oli mitata etäisten tähtien liikkeitä. Keino perustuu tähden parallaksin eli sijainnin näennäisen muutoksen mittaukseen. Tähdet näyttävät liikkuvan, koska maapallo liikkuu radallaan. Ne piirtävät avaruuteen silmukan, jonka asteina määritellystä koosta voi laskea etäisyyden. Mitä pienempi silmukka on, sitä kauempana tähti on.
Parallaksin mittauksen jälkeen tähtien etäisyyksiä voi vielä suhteuttaa toisiinsa niiden kirkkauden perusteella. Kahdesta samanlaisesta tähdestä himmeämpi on kauempana, ja etäisyyksien eron voi laskea.
Jos tähden kirkkaus on vain sadasosa toisesta, se on kymmenen kertaa kauempana, tiivistää yliopistonlehtori Hannu Kurki-Suonio Helsingin yliopiston fysiikan osastolta. Kurki-Suonio vetää Suomen osuutta Euclid-ohjelmassa, jonka teleskooppi alkaa havainnoida galakseja ensi vuonna.
Euclid on uusinta tekniikkaa, mutta perinteiset keinot ovat sen rinnalla yhä käytössä, Kurki-Suonio huomauttaa.
Euroopan avaruusjärjestön Gaia-satelliittikin mittailee yhä miljardien tähtien parallakseja. Tietojen perusteella syntyy tarkin kolmiulotteinen kartta Linnunradasta ja ympäröivästä avaruudesta.
Perinteisten mittausten avulla voi laskea etäisyyksiä vain niihin tähtiin, jotka ovat omassa Linnunradassamme kymmenien tai enintään satojen valovuosien päässä. Sitä kauempana olevat tähdet piirtävät liian pienen silmukan.
Gaia on jo niin tarkka, että se pystyy mittaamaan parallaksia tuhansien valovuosien päähän. Vielä 30 000 valovuoden päästä etäisyys saadaan 10 prosentin tarkkuudella.
Pätevämmän keinon kaukaisten kohteiden mittaamiseen kehitti jo vuonna 1908 yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Henrietta Leavitt. Hän esitti tietynlaisia säännöllisesti vilkkuvia tähtiä maailmankaikkeuden majakoiksi. Leavittin aikana naisia ei päästetty havainnoimaan suurilla teleskoopeilla, joten hän tutki päättäväisesti valokuvalevyjä, jotka kaukaisista kohteista oli otettu.
Hän pystyi osoittamaan, että kefeidien eli vilkkuvien tähtien tuikinnan taajuus riippuu tähden koosta ja absoluuttisesta kirkkaudesta. Niinpä jos lähellä on tietynlainen kefeidi ja kauempana toinen, voimme laskea tarkasti etäisyyden vaikkapa toiseen galaksiin.
Juuri Leavittiin pohjatyön ansiosta käsitys maailmankaikkeus alkoi 1920-luvulla laajeta. Kefeidejä käytetään yhä laajasti tähtitieteessä.
Yhdysvaltalainen Edwin Hubble huomasi, että on muitakin galakseja kuin omamme.
Yhdysvaltalainen Edwin Hubble mittasi havaittujen tähtijoukkojen etäisyyksiä kefeidien avulla maailman silloisella suurimmalla teleskoopilla Mount Wilsonin observatoriossa.
Hän huomasi, että tähtijoukot olivat liian kaukana ollakseen Linnunradassa. Andromedan galaksi näytti olevan 900 000 valovuoden päässä, kun Linnunradan koko oli Shapleyn arvion mukaan 300 000 valovuotta.
Nykyisin Linnunradan läpimitaksi määritellään 100 000 valovuotta ja etäisyys Andromedaan on kaksi miljoonaa valovuotta. Mutta Hubble oli oikeilla jäljillä – kuten Harlan Shapley oli Linnunradan koon arvioinnissa.
Hän huomasi, että tähtijoukot olivat liian kaukana ollakseen Linnunradassa. Andromedan galaksi näytti olevan 900 000 valovuoden päässä, kun Linnunradan koko oli Shapleyn arvion mukaan 300 000 valovuotta.
Nykyisin Linnunradan läpimitaksi määritellään 100 000 valovuotta ja etäisyys Andromedaan on kaksi miljoonaa valovuotta. Mutta Hubble oli oikeilla jäljillä – kuten Harlan Shapley oli Linnunradan koon arvioinnissa.
Kävi nimittäin ilmi, että mitä kauempana galaksi meistä on, sitä punaisemmalta sen lähettämä valo näyttää. Niin sanotun punasiirtymän oli ensimmäisenä havainnut yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Vesto Slipher jo vuonna 1912.
Punasiirtymä on yhä hyvin tärkeä keino maailmankaikkeuden etäisyyksien mittauksissa. Se tarkoittaa sitä, että kohteen lähettämän valon spektrissä aallonpituuksia kuvaavat viivat siirtyvät kohti punaista. Se on sukua korvin kuultavalle Dopplerin ilmiölle, jonka mukaan etääntyvän auton ääni kuulostaa matalammalta kuin kohti tulevan.
Hubble huomasi punasiirtymän avulla havaitsemiensa galaksien etääntyvän Linnunradasta. Tämä ei päde lähimpiin galakseihin, sillä esimerkiksi Andromeda itse asiassa lähestyy Linnunrataa galaksien välisen painovoiman vaikutuksesta. Mutta muuten voi sanoa, että mitä kauempana galaksi on, sitä nopeammin se näyttää etääntyvän.
Maailmankaikkeus siis laajenee, tähtitieteilijät tajusivat, vaikka Hubble itse oli haluton hyväksymään tulkintaa.
Punasiirtymän avulla havaittiin vastikään tähän mennessä kaukaisin nähty galaksi, josta julkaistiin tutkimus Nature Astronomy -tiedelehdessä joulukuussa. Galaksista GN-z11 tuleva valo on matkannut maapallolle noin 13,4 miljardia vuotta – mutta se on valovuosissa mitattuna oikeasti paljon kauempana.
Kaukaisin havaittu galaksi GN-z11 oli olemassa jo noin 400 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
Ravun tähtisumu syntyi, kun tähti räjähti noin tuhat vuotta sitten. Kuvan otti Hubble-teleskooppi 2015.
Maailmankaikkeuden laajenemisen syvempään oivaltamiseen tarvittiin teleskoopin havaintojen ohella teoreettinen näkemys varsin yllättävältä taholta: katoliselta papilta.
Jesuiittakoulun käynyt belgialainen pappi Georges Lemaître esitti jo vuonna 1927, ennen Hubblea, että maailmankaikkeus laajenee. Havainto on silti tavattu panna yhdysvaltalaisen ansioksi. Syy lienee tiedeyhteisön nokkimisjärjestyksessä ja kielimuurissa. Lemaître julkaisi tutkimuksensa pienessä belgialaisessa tiedelehdessä ja ranskaksi. "
RK: Lemaitre oli viisi vuotta jäljessä ja on kyseenalaista, miten itsenäisesti hän oli ns. (Aleksandr) Fridmanin yhtälöt johtanut.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Alkur%C3%A4j%C3%A4hdys#Historia
Historia
-
Katso myös: Kosmologian aikajana ja Tähtitieteen historia
Alkuräjähdysteorian kehitys perustuu sekä maailmankaikkeuden kokeellisiin havaintoihin että teoreettisiin tarkasteluihin. Vesto Slipher mittasi ensimmäisen kerran vuonna 1912 'spiraalitähtisumun' punasiirtymän ja havaitsi pian miltei kaikkien vastaavien kohteiden etääntyvän Maasta. Hän ei kuitenkaan ymmärtänyt havaintonsa kosmologista merkitystä. Samaan aikaan käytiin kiihkeää väittelyä siitä, olivatko nämä 'spiraalitähtisumut' itse asiassa Linnunratamme ulkopuolisia saarekkeita (engl. island universes).[3][4] Nykytietämyksen mukaan nämä kohteet ovatkin kierteisgalakseja eivätkä tähtisumuja.
Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria on alkuräjähdysteorian teoreettisen tarkastelun lähtökohta, sillä sen kenttäyhtälöiden mitkään ratkaisut eivät tarjonneet staattista kaikkeutta. Koska ratkaisut eivät vastanneet silloista käsitystä, Einstein lisäsi kaavoihinsa niin sanotun kosmologisen vakion, jonka avulla Einstein sai yhtälöiden ratkaisut vastaamaan silloista käsitystä. Aleksandr Fridman johti vuonna 1922 kenttäyhtälöistä Friedmannin yhtälöt, jotka osoittivat, että maailmankaikkeus saattaa laajeta.[5]Edwin Hubblen lähimmän 'kierteistähtisumun' etäisyyden mittaus vuonna 1924 osoitti näiden taivaankappaleiden todella olevan Linnunradasta erillisiä galakseja. Georges Lemaîtren johdettua itsenäisesti Friedmanin yhtälöt vuonna 1927 hän ennusti 'tähtisumujen' etääntymisen johtuvan kaikkeuden laajenemisesta.[6] Lemaître meni vielä pidemmälle vuonna 1931 ehdottaessaan, että maailmankaikkeus on alkanut yksinkertaisesta "alkuatomista". Tämä muistutti varhaisia luomiskertomuksia, joissa maailmankaikkeus sai alkunsa kosmisesta munasta.[7]
Vuodesta 1924 alkaen Hubble kehitti sarjan etäisyyden määrittämistapoja, joiden pohjalta kehitettiin myöhemmin kosmiset etäisyystikapuut (engl. Cosmic distance ladder). Näiden Mount Wilsonin observatoriossa tehtyjen tutkimusten ansiosta hän pystyi arvioimaan etäisyyksiä niihin galakseihin, joiden punasiirtymiä Slipher oli mitannut. Hubble havaitsi vuonna 1929 nykyisin Hubblen lakina tunnettavan korrelaation etäisyyden ja etääntymisnopeuden välillä.[8][9]
HS: "
Georges Lemaître oli paitsi uskonmies myös ansioitunut tähtitieteilijä. Akateemiset opinahjot olivat olleet huippuluokkaa. Lemaître oli opiskellut maineikkaissa Cambridgen yliopistossa Britanniassa ja Massachusetts Institute of Technologyssa Yhdysvalloissa.
Lemaître sai nimensä historiaan, tosin pitkällä viipeellä. Kansainvälinen tähtitieteilijöiden unioni sopi vasta pari vuotta sitten, että Hubblen lakia avaruuden laajenemisesta aletaan sanoa Hubblen-Lemaîtren laiksi.
Laki, jonka avulla voimme laskea nykyisen maailmankaikkeuden laajenemista ja laajuutta, kuuluu yksinkertaisimmillaan:
Mitä kauempana galaksi meistä on, sitä suurempi on sen punasiirtymä.
Vielä yksinkertaisemmin voi sanoa, että mitä kauempana tähtijoukko on, sitä suuremmalla nopeudella se etääntyy meistä. Laajenemisen nopeudelle on määritelty Hubblen vakio, jonka tarkasta arvosta kinastellaan koko ajan.
Lemaître haastoi yleisen suhteellisuusteorian avulla teorian kehittäjän Albert Einsteinin, joka oli pitkään vakaan maailmankaikkeuden kannalla. Lemaîtrea on sanottu alkuräjähdyksen käsitteen isäksi, ei suinkaan Einsteinia tai muita saman ajan tähtitieteilijöitä tai fyysikoita.
Lemaître jatkoi päättelyään: laajeneva maailmankaikkeus on mitä ilmeisimmin alkanut laajentua hyvin pienestä pisteestä, eräänlaisesta alkuatomista.
Katolisen papin esittämänä ajatus saattaa kuulostaa uskonnolliselta, mutta Lemaître piti vakaumuksensa erossa tieteestään – vaikka paavi Pius XII viittasi alkuräjähdyksen teoriaan katolisen uskon vahvistuksena.
Laajenemisen syytä pohti erikoisena sivujuonteena 1950-luvulla kuulu brittiläinen tähtitieteilijä Fred Hoyle. Hänen mukaansa avaruuteen syntyi koko ajan lisää ainetta jollakin tuntemattomalla mekanismilla.
Hoylen ajatuksena oli, ettei alkuräjähdystä voinut syntyä tilaan, jossa ei ennestään ollut aikaa ja avaruutta, kuten ennen alkuräjähdystä ei voinut olla, koska fysiikan lait eivät päde Lemaîtren alkuatomissa.
Hoylen pysyvän maailmankaikkeuden teoria jäi kosmologian sivulauseeksi viimeistään vuonna 1965, jolloin kaksi yhdysvaltalaista tutkijaa havaitsi alkuräjähdyksen jälkihehkun maailmankaikkeudesta.
Kuva esittää avaruuden taustasäteilyn lämmön pieniä vaihteluita. Väritetyn kuvan siniset kohdat ovat aavistuksen viileämpiä ja punaiset lämpimämpiä. Rengastettu kohta on puhuttanut tutkijoita – onko se jälki törmäyksestä toiseen maailmankaikkeuteen?
Niin sanotun avaruuden taustasäteilyn löytäminen varmisti lopullisesti, että alkuräjähdys ei ollut mikään uskon asia. Taustasäteilylle ei ole oikein muuta selitystä kuin alkuräjähdys ja sen jälkeiset tapahtumat nuoressa universumissa.
Avaruuden taustasäteily on nykyisin aivan keskeinen asia maailmankaikkeuden menneisyyden, laajenemisen ja rakenteen tutkimuksessa. Siitä voi laskea laajenemisen nopeuden ja maailmankaikkeuden koonkin.
Se on hyvin kylmää, silmille näkymätöntä sähkömagneettista säteilyä, jota on joka puolella avaruudessa. Kun taustasäteily syntyi hyvin nuoressa, 380 000 vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa, se oli vielä näkyvää valoa. Koko nykyistä paljon pienempi universumi hehkui kuin tähden pinta.
Taustasäteily on vanhinta valoa, jonka voimme havaita, koska fotonit eivät vielä ennen sen syttymistä päässeet liikkumaan elektronien ja protonien puurossa. Vasta kun nämä alkeishiukkaset yhtyivät vedyksi, valo pääsi liikkeelle.
Sittemmin taustasäteilyn aallonpituus on venynyt mikroaalloiksi, koska avaruus on laajentunut tavattomasti. Nykyisestä hyvin himmeästä taustasäteilystä voi laskea taaksepäin, miten kauan maailmankaikkeus on ollut olemassa.
Nyt taustasäteily ympäröi meitä pallona, jonka valolla on ikää noin 13,8 miljardia valovuotta.
Miten kaukana sitten on tämän vanhimman havaittavan valon lähtöpaikka? Vastaus voi hämmästyttää: se on meistä noin 45 miljardin valovuoden päässä, koska universumi on laajentunut.
Suurimman havaittavan maailmankaikkeuden läpimitta on näin ollen noin 90 miljardia valovuotta. Olemme ainakin sen kokoisen pallon sisällä, jos puhumme havaittavasta maailmankaikkeudesta.
Eikä siinä kaikki – maailmankaikkeus suurenee entisestään.
Georges Lemaître esitti ensimmäisten joukossa myös, että maailmankaikkeuden laajeneminen on ajan kuluessa kiihdyttänyt tahtiaan. Kiihtyvä laajeneminen vahvistettiin kuitenkin vasta puoli vuosisataa hänen jälkeensä.
Vielä ennen 1990-lukua pidettiin Hannu Kurki-Suonion mukaan selvänä, että maailmankaikkeuden laajeneminen pikemminkin hidastuu. Se hidastui ainakin noin kahdeksan miljardia vuotta, mikä havaittiin kaukaisten kohteiden punasiirtymistä ja niiden etäisyyksistä.
Hidastuminen viittasi siihen, että laajeneminen voisi lopulta pysähtyä ja alkaa kutistua takaisin kohti Lemaîtren alkuatomia. Maailmankaikkeus päättyisi suureen rysähdykseen.
"Piti määritellä, miten maailmankaikkeus hidastuu, mutta saatiinkin päinvastainen tulos. Maailmankaikkeus alkoi jossakin vaiheessa kiihdyttää ", Kurki-Suonio sanoo.
Sensaatiomaisen tuloksen kiihtyvästä laajenemisesta julkaisivat vuonna 1998 kaksi ryhmää toisistaan riippumatta. Toista johti yhdysvaltalainen Saul Perlmutter, ja toisessa ryhmässä keskeisiä olivat yhdysvaltalaiset Brian Schmidt ja Adam Riess.
Havainto kiihtyvästä laajenemisesta perustui uuteen menetelmään, joka oli velkaa vanhalle. Koska kolmikon ryhmät mittasivat hyvin kaukaisia kohteita, Leavittin kefeidit eivät riittäneet etäisyyksien mittauksiin.
Avaruuden majakkoina olivat tällä kerralla tietyn tyyppiset supernovat – räjähtävät massiiviset tähdet kaukaisissa galakseissa. Koska supernovat tietyllä etäisyydellä ovat himmeämpiä kuin niiden pitäisi, maailmankaikkeuden laajeneminen on kuljettanut ne miljardien viime vuosien aikana odotettua kauemmaksi.
Saul Perlmutter, Brian Schmidt ja Adam Riess palkittiin fysiikan Nobelilla vuonna 2011. Viimeistään silloin pimeän energian käsite levisi laajasti jopa puhekieleen. Juuri sen pääteltiin kiihdyttävän laajenemista. "
HM: Näitten "helmimutteriseppien" teoria on virheellinen.
https://www.pirkanblogit.fi/2017/risto_koivula/572/
http://www-personal.umich.edu/~huterer/PRESS/Gast_article.pdf
HS: " Mutta mitä pimeä energia on? Sitä ei tiedetä.
Jos pimeä energia on vastuussa laajenemisen kiihtymisestä, se hallitsee maailmankaikkeutta ja sitä on lähes kolme neljäsosaa kaikesta universumin energiasta. Tavallista ainetta on vain viisi prosenttia. Loput on pimeää ainetta, joka havaitaan pelkästään painovoiman ansiosta.
"Jos pidetään kiinni yleisestä suhteellisuusteoriasta, kiihtyvä laajeneminen edellyttää negatiivista painetta. Pimeä energia olisi siis jotain, jonka paine on negatiivinen ja jonka energiatiheys on yli kaksinkertainen aineeseen verrattuna. Muuta emme siitä tiedä", Kurki-Suonio sanoo.
Maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen voisi puutteellisen selityksen mukaan aiheuttaa itse avaruus, joka ei suinkaan ole tyhjä.
Kvanttifysiikan merkillisten lakien mukaisesti avaruuden tyhjiössä kuohuu, kun siihen syntyy hiukkasten ja antihiukkasten pareja. Ne tuhoavat toisensa heti, koska aine ja antiaine eivät viihdy hetkeäkään keskenään.
Kvanttikohina kuulostaa tieteiskirjallisuudelta, mutta jo vuonna 1948 hollantilainen fyysikko Hendrik Casimir esitti koejärjestelyn sen mittaamiseksi, ja koe onnistui puoli vuosisataa myöhemmin.
Tyhjiössä kahteen hyvin lähekkäin olevaan metallilevyyn kohdistuu paine ulkopuolelta, koska levyjen väliin mahtuu syntymään vähemmän virtuaalihiukkasia kuin niiden ulkopuolelle.
Joten voisiko tyhjiön energia riittää laajentamaan avaruutta galaksien välissä? Tyhjiön energiaa voidaan pitää pimeän energian erikoistapauksena, Kurki-Suonio muistuttaa.
"Laskelmat tyhjiön energian suuruudesta ovat paljon suurempia kuin havaitun kiihtymisen edellyttämä pimeän energian suuruus, joten tyhjiöenergiaa ei pidetä tyydyttävänä selityksenä", hän sanoo.
"Se on kyllä mahdollinen selitys, mutta teoreetikot mieluummin odottaisivat jotain muuta, jonka kautta tulisi ymmärrettäväksi, miksi energiatiheys on, mitä sen havaitaan olevan."
Kaiken huipuksi tiedämme nyt, sata vuotta Suuren väittelyn jälkeen, että universumi laajenee aivan mykistävällä vauhdilla. Punasiirtymän avulla on päätelty, että kaukaisimmat havaitut kohteet etääntyvät meistä yli valon nopeudella. Siis nopeammin kuin valo.
Tätä pitää maallikon sulatella. Suhteellisuusteorian, fysiikantuntien ja yleissivistyksen pohjalta jokainen tietää, ettei mikään maailmankaikkeudessa voi liikkua valoa nopeammin. Valonnopeus on kattonopeus, joka on sallittu vain massattomille hiukkasille, kuten fotoneille eli valohiukkasille.
"Kaukaisimpien galaksien etääntyminen yli valon nopeudella ei johdu itse galaksien liikkeestä, vaan avaruuden laajenemisesta niiden ja meidän välillä. Kyse on tarkemmin ottaen sekä avaruuden ajan että tilan laajenemisesta. Aika-avaruuden geometria muuttuu", Kurki-Suonio sanoo.
Yleinen suhteellisuusteoria ja fysiikan lait pätevät meistä yli valon nopeudella etääntyvissä galakseissa edelleen, eivätkä niiden mahdolliset asukkaat koe kiitävänsä tieteiskirjallisuuden poimuajon kaltaista kyytiä.
Itse asiassa mekin etäännymme yli valon nopeutta kaukaisimpien galaksien tarkkailijoiden mielestä, koska kaikki universumissa etääntyvät toisistaan kuin pilkut täyteen puhallettavan ilmapallon pinnalla.
Mitä mahtaa olla havaittavan maailmankaikkeuden tuolla puolen?
"Oletettavasti maailmankaikkeus jatkuu havaittavan universumin ulkopuolella. Oletamme näin, kuten merenkulkija olettaa meren jatkuvan horisontin takana. Äärettömyyden ajatus ei ole uusi", Kurki-Suonio pohtii.
Jos Linnunrata olisi ainoa galaksi maailmankaikkeudessa, kuten Shapley esitti, joutuisimme yhä samaan tapaan pohtimaan avaruutta tähtijoukkomme ulkopuolella, Kurki-Suonio muistuttaa.
Mitä avaruuden muotoon taas tulee, maailmankaikkeus näyttäisi olevan muodoltaan hyvin laakea. Se näyttäytyy joka puolella tasalaatuisena. Geometrisesti voi kuvailla, että kaksi universumiin piirrettyä rinnakkaista suoraa eivät kohtaa ja kolmioiden kulmien summa on 180 astetta.
Toinen yksinkertainen vaihtoehto on Kurki-Suonion mukaan ajatella maailmankaikkeutta suljettuna, jolloin se onkin pallo.
"Puhutaan niin sanotusta hyperpallosta. Sellaisessa maailmankaikkeudessa voisit kulkea yhteen suuntaan suoraa viivaa ja päätyä lopulta takaisin lähtöpisteeseen toisesta suunnasta. Mutta matka kestäisi kauemmin kuin maailmankaikkeudella on ikää. Universumin koko voi olla myös olla paljon suurempi kuin nykyinen havaittava."
RS Puppis on kefeidi, jollaiset välkkyvät säännöllisesti ja tähtityyppinsä mukaisesti.
Maailmankaikkeuden rakenne ja laajenemisen historia tarkentuvat, kun Euroopan avaruusjärjestön Euclid-avaruusteleskooppi aloittaa havainnoinnin ensi vuonna.
Se kuvaa kuudessa vuodessa yli kolmasosan taivaasta ja miljardeja kaukaisia galakseja kymmenen miljardin vuoden ajalta. Tavoitteena on selvittää, millaisia rakenteita galaksit muodostavat ajan kuluessa ja miten ne muuttuvat. Samalla tavoite on selvittää pimeän aineen jakaumaa.
Pimeä aine tottelee havaintojen perusteella ainakin painovoimaa. Galakseissa on pimeää ainetta, jonka vetovoiman ansiosta kierregalaksien uloimmat osat pysyvät vauhdissa mukana. Muuta pimeästä aineesta ei vielä oikein tiedetä, vaikka oletettua pimeän aineen hiukkasta etsitään useissa kokeissa.
Euclidin tärkein tavoite on lisätä ymmärrystä maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtymisestä viiden miljardin viime vuoden aikana. Se voisi johtua jopa suhteellisuusteorian poikkeamista hyvin suurilla etäisyyksillä.
"On käynnissä ihmettely siitä, mikä on havaitun laajenemisen kiihtymisen syy, onko kyseessä jonkinlainen pimeä energia vai pitääkö painovoimalakia muokata suurilla etäisyyksillä", Kurki-Suonio pohtii.
Yhtä merkittävää Suurta väittelyä perustavista maailmankaikkeuden käsityksistä kuin sata vuotta sitten ei kuitenkaan ole näkyvissä.
Avaruus voi laajeta eri alueilla eri tahtiin. Voi olla, että lähempänä meitä laajeneminen on nopeampaa kuin kauempana.
"Perusasiaa eli maailmankaikkeuden laajenemista tuskin pystytään kumoamaan."
Erikoisen keskustelun voisi saada aikaan siitä, onko maailmankaikkeus törmännyt jossakin vaiheessa rinnakkaiseen maailmankaikkeuteen, kuten jotkin tutkijat ovat pohtineet.
Törmäyksestä olisi jäänyt jälki avaruuden taustasäteilyyn, jossa erottuu niin sanotusti kylmä kohta. Jos maallikko katsoo tarkasti väritettyä kuvaa avaruuden taustasäteilyn vaihteluista, kylmä kohtaa erottuu sinisenä oikealla alhaalla. Mahdollisuudesta on keskusteltu viime vuosikymmenellä.
Mutta miten maailmankaikkeuksien törmäyksen todistaisi tapahtuneeksi?
Se onkin sitten jo vaikeampi tehtävä.
Linnunrata loistaa Chilen Atacaman autiomaassa Alma-teleskooppien yllä.
Kirjoitus on julkaistu alun perin HS Teema-lehden avaruutta käsitelleessä numerossa, joka ilmestyi keväällä 2021. Lisätietoja Teema-lehdestä osoitteessa HS.fi/teema.
Korjaus 26. joulukuuta kello 15.10: Jutun ingressissä mainittiin, että universumin laajenemista kiihdyttää pimeä aine. Oikein on pimeä energia.
Kommentit