Tiede

Universumin energiasta on 2/3 kateissa

Sadat fyysikot ja tähtitieteilijät etsivät Des- ja Euclid-hankkeissa salaperäistä pimeää energiaa. Paljastaako galaksien menneisyys sen salat?

”Tätä eivät tutkijat ole tilanneet”, sanoo fyysikko ja kosmologi Hannu Kurki-Suonio. Hän viittaa ongelmaan, jota huippufyysikot ja tähtitieteilijät ovat yrittäneet ratkoa 18 vuotta.

Maailman perusteet menivät sekaisin 1998. Silloin kaksi eri tähtitieteilijöiden ryhmää mittasi supernovien avulla, että maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy.

Ilmiö on saanut mystisen nimen. Se on pimeää energiaa.

Kurki-Suonion kädet ojentuvat kohti taivasta, kun hän yrittää suomentaa maallikolle ongelman luonnetta.

Hänen käsiensä liikkeet kuvaavat galaksijoukkoja, universumin suurimpia rakenteita. Ne siis erkanevat toisistaan yhä nopeammin, sanovat tähtitieteilijät.

”Nyt ei puhuta ihan pienistä asioista. Kokoluokka on tuollaiset 500 miljoona valovuotta.”

Pienemmässä mittakaavassa tämä ilmiö ei näy. Tavallisen galaksin, kuten Linnunratamme, läpimitta on 100 000 valovuotta. Paikallisessa kosmoksessa vaikuttavat enimmäkseen tutut gravitaatiolait, jotka Isaac Newton esitti jo 1600-luvun lopulla.

Tieto laajenemisen kiihtymisestä järkytti alan ammattilaisia ja harrastajiakin 1998.

Se iski tieteenalan perusteisiin lähes yhtä kovaa kuin Edwin Hubblen havainnot vuodelta 1929. Hubble havaitsi lähes sata vuotta sitten, että universumi laajenee. Kaikki galaksit etääntyvät toisistaan kovaa vauhtia.

Hubblen löytö hämmensi jopa Albert Einsteinia. Hänen yleinen suhteellisuusteoriansa edellyttää, että gravitaatio pikemmin hidastaa laajenemista.

Kun maailman laajeneminen kiihtyy, se tarkoittaa gravitaation vastavoimaa. Tässä ilmiössä on laskujen mukaan noin 68 prosenttia kaikesta universumin energiasta.

Tähtitieteilijöille ei tietenkään ole yhdentekevää, missä luuraa noin kaksi kolmasosaa maailmankaikkeuden kaikesta energiasta – eikä kai muillekaan.

Se joka löytää pimeän energian ja sille selityksen, saa varmasti Nobelin. Se jaettiin jo niille jotka löysivät sen, että laajeneminen kiihtyy. Fysiikan Nobelin saivat vuonna 2011 Saul Perlmutter, Brian Schmidt ja Adam Riess.

Maailman kosmologit ovat nyt pimeän energian jäljillä yhä paremmin laittein.

Yli 300 tutkijaa 25 maasta ja instituutiosta liittyi elokuussa 2013 isoon Des-hankkeeseen. Sen lyhenne tulee sanoista Dark energy survey eli Pimeän energian kartoitus.

Des mittaa viiden vuoden ajan miljoonia galakseja eteläiseltä tähtitaivaalta eri menetelmin. Työ tehdään 525 yönä elokuusta helmikuuhun. Takana on jo kolmas mittausjakso.

Käytössä on herkkä 520 megapikselin digitaalinen kamera, DeCam. Se on asennettu Cerro Tololon obsevatorion teleskooppiin Chilen Andeilla.

Kameran 62 valoherkkää kennoa on viritetty nimenomaan galaksien valon ja rakenteen mittaukseen.

Kameralla on otettu värikuvia jo 100 miljoonasta galaksista, myös sellaisista kuin oma Linnunratamme. Ja toiset 100 miljoonaa se vielä kuvaa.

Kameroiden avulla galakseista on löytynyt myös tuhat uutta 1A-tyypin supernovaa. Ne ovat majakoita, joiden valovoima ja kirkkaus tiedetään. Juuri niiden avulla pimeä energia löytyi.

”Toinen, vielä tarkempi mittaus tehdään Euclid-tutkimussatelliitilla”, sanoo Kurki-Suonio. Hän johtaa Suomen osuutta Euclid-hankkeessa.

Enimmäkseen eurooppalaisten suunnittelema satelliitti ammutaan avaruuteen näillä näkymin 2020.

Mutta jo nyt on hahmotettu piirustuspöydillä, mitä ja miten se havainnoi. Satelliittia suunnittelee ja sen tietoja tulkitsee yli tuhat tutkijaa.

Sekä Desissä että Euclidissa on tärkeää saada iso ja kattava havaintoaineisto universumista. Ne pyyhkivät koko taivaankantta isolla pensselillä.

Euclid mittaa yli kahden miljardin galaksin asemat, muodot ja etääntymisten nopeudet. Tutkijat mittaavat galakseja yli kolmasosan alueelta taivaankannesta.

Universumin koko historia avautuu Desin ja Euclidin uusissa kuvissa. Niissä näkyy, miten galaksijoukot syntyivät.

Olisi aikamoinen pettymys, jos tulokset eivät edes hieman raota pimeän energian verhoa. Monet toivovat, että tiedämme viimeistään 2020-luvun lopulla, mitä pimeä energia on.

Fyysikot tietävät jo, että kiihtyminen sai yliotteen painovoimasta miljardeja vuosia sitten. Sitä ennen painovoima hallitsi universumissa. Oman aurinkokuntamme syntyyn Linnunradassa oli vielä pitkä tovi.

Kosmologeilla on pimeästä energiasta eri oletuksia.

Yksi on, että universumin kiihtyvä laajentuminen on sotkenut universumin newtonilais-einsteinilaiset lait. Yleisesti niitä on pidetty samanlaisina kaikkialla.

Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria ei pätisikään suurilla etäisyyksillä. Tällöin pimeä energia ei ole selitys eikä sitä tarvita.

”Einsteinin teoria sallii sen, että painovoima voi toimia myös hylkivänä voimana. Tähän tarvitaan poikkeuksellista energiamuotoa. Sitä kutsutaan nyt pimeäksi energiaksi, kun ei tarkemmin tiedetä mitä se on”, sanoo Kurki-Suonio.

Pimeä energia voi myös olla esimerkiksi kenttä, joka on kaikkialla mutta joka ei vaikuta tuntemiimme hiukkasiin.

Selitys voisi piillä avaruuden tyhjyydessäkin. Hiukkasia voi esiintyä spontaanisti täydellisessä tyhjiössä, mutta vain hetken.

”Emme tiedä, mikä on tyhjiön energia. Sen odottaisi teoreettisesti olevan paljon suurempi kuin se, mitä havaittu kiihtyvä laajeneminen vastaa”, sanoo Kurki-Suonio.

Varmaa on, että jos energiaa on, se vuorovaikuttaa hyvin huonosti tavallisen aineen kanssa. Hänen mukaansa nyt on tärkeää saada paljon aineistoa ja tietoa galaksijoukoista. Sitten sitä pitää osata tulkita.

Suomi tarjoaa tulkinnan avuksi superlaskennan osaamista. Osa aineistosta tallennetaan Kajaaniin, superlaskennan keskus Csc:hen. Siellä on yksi iso Euclidin tiededatan keskus.

Pimeälle energialle on tarjottu paljon vaihtoehtoja. Suuri osa on silkkaa villiä pohdiskelua. Mittaustulokset pudottavat näistä monet pois.

Jotkut teoreetikot ovat laskeneet, että yhä kiihtyvä maailmankaikkeuden laajeneminen voisi johtaa täydelliseen tuhoon. Sitä on kuvailtu sanoilla Big Rip, Suuri Repeäminen.

Nykyihmisen on turha pelätä sitä. Se ei ole ihan ovella – jos se edes on totta.

Pimeän energian etsintää

 Maailmankaikkeus laajenee kiihtyvästi. Galaksit etääntyvät toisistaan yhä nopeammin.

 Ilmiö löytyi vuonna 1998. Sille ei ole löytynyt selitystä.

 Galaksien liikkeistä saadaan pian valtavasti uutta tietoa. Kahteen hankkeeseen ottaa osaa satoja fyysikoita ja tähtitieteilijöitä.

 Des mittaa maan päällä teleskoopilla miljoonia galakseja 2013–2018. Tutkimussatelliitti Euclid on vielä tarkempi. Se alkaa mitata yli kahta miljardia galaksia vuonna 2020.

    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Avaruus
  • galaksit
  • pimeä energia
  • Tiede
  • Timo Paukku
  • Sanoma Pro

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Länsimetroon vedettiin kenenkään tilaamatta liki 2,5 kilometriä salaojaa – Destia yritti laskuttaa työstä 30-kertaisen hinnan

    2. 2

      Millaista palkkaa nuorten unelma-ammateista todellisuudessa maksetaan? HS:n testi paljastaa niin muusikon kuin koodarinkin ansiot

    3. 3

      Asutko Mersu-seudulla vai Toyota-kulmilla? HS selvitti koko Suomen postinumeroalueiden suosituimmat automerkit

    4. 4

      Vaatekauppa joutui tuhansien eurojen korvauksiin etnisestä syrjinnästä – myyjä ei päästänyt aluksi romaneja sisään

    5. 5

      Netin vaarallisin haku juuri nyt on poptähti Avril Lavigne – Näin kanadalaislaulajasta tuli kyberrikollisten ja salaliittoteoreetikoiden suosikki

    6. 6

      Uusi maailman rikkain nainen on älykkö, joka soittaa pianoa ja kirjoittaa kirjoja – kosmetiikkadynastia L’Oréalin perijätär kaihtaa seurapiirejä

    7. 7

      Lestadiolaisten joukossa elää niitäkin, jotka eivät suostu ehkäisy­kieltoon – ”Naisen ruumiin taakka kaatuu myös miehille”, sanoo tutkija

    8. 8

      Nopeasti hyvää lautaselle – Tässä 7 ruokaa, joiden tekemiseen menee 15 minuuttia tai vähemmän

    9. 9

      Voiko oikeista päihteistä löytyä apu masennukseen? Kyllä, sanovat tutkimukset, ja hyöty voi olla salamannopea

    10. 10

      Peliyhtiö Rovion yleisöanti keskeytettiin ylimerkinnän vuoksi

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Voiko oikeista päihteistä löytyä apu masennukseen? Kyllä, sanovat tutkimukset, ja hyöty voi olla salamannopea

    2. 2

      Asutko Mersu-seudulla vai Toyota-kulmilla? HS selvitti koko Suomen postinumeroalueiden suosituimmat automerkit

    3. 3

      Länsimetroon vedettiin kenenkään tilaamatta liki 2,5 kilometriä salaojaa – Destia yritti laskuttaa työstä 30-kertaisen hinnan

    4. 4

      Tutkimus: Runsas huonojen hiilihydraattien käyttö lisää kuolleisuutta – Pastan, pullan ja valkoisen riisin riskit tulisi ottaa vakavasti, sanoo asiantuntija

    5. 5

      Kuvia Suomesta: Outi Pyhäranta kuvasi Miss Suomi -kisan osallistujia arkioloissa

    6. 6

      Ikäviä uutisia veronmaksajalle: Koululounaan jättää syömättä joka kolmas teini – Miksi inhokkiruokia tarjotaan niin sinnikkäästi?

    7. 7

      Törkeitä veropetoksia, törkeitä pahoinpitelyjä ja törkeitä rattijuopumuksia – HS selvitti kuntapäättäjien rikostuomiot, katso millaisiin rötöksiin kotikunnassasi on syyllistytty

    8. 8

      Saksan vaaleissa jyrännyt oikeistopopulistinen AfD: ”Me aiomme muuttaa tämän maan” – Merkelille hutera torjuntavoitto 33 prosentin kannatuksella

    9. 9

      Surkeaa eroseksiä, suhteen pilannut Pate Mustajärvi: Näin suomalaiset haluavat erota ja tulla jätetyksi

    10. 10

      ”Emme halua enää muslimeja” – Tšekki on ottanut vastaan vain kourallisen pakolaisia, eikä juuri kukaan halua enempää

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Yksinkertaiset aivoharjoitukset mullistivat lasten käytöksen – arvosanat nousivat, keskittyminen helpottui ja nukkuminen parani

    2. 2

      Maailmanloppu tulee lauantaina, kun mysteeriplaneetta iskeytyy Maahan, selittää amerikka­lainen profeetta – Voiko aurinko­kunnassamme piileskellä tuntematon planeetta?

    3. 3

      Helsingin poliisin raiskaustilastoissa toistuu tuttu tarina – HS:n kokoama kartta näyttää, mihin kaupunginosiin raiskaukset keskittyvät

    4. 4

      Nuori lääketieteen nero Helsingin Tammisalosta keksi aivoporan – pääsi huippukirurgin ryhmään heti opintojen alussa

    5. 5

      Kuvia Suomesta: Outi Pyhäranta kuvasi Miss Suomi -kisan osallistujia arkioloissa

    6. 6

      Jos olet ollut lapsi 1990-luvulla, syönyt, leikkinyt, pukeutunut, käynyt koulua tai viettänyt synttäreitä, teit näitä asioita

    7. 7

      ”Hän on se, jonka silmät ovat täynnä iloa” – Viisivuotias Lucas Räisänen on vakavasti sairas, ja nyt viranomaiset pohtivat, saako hän jopa miljoonia maksavan lääkkeen

    8. 8

      Bussikaaos jatkuu myös iltapäivällä pääkaupunki­seudulla – Nobinan lakko vaikuttaa 200 000 ihmisen liikkumiseen

    9. 9

      Mies kaatoi pastakattilan lattialle Punavuoressa – alkoi riita, jonka seurauksena taloyhtiö vaatii mieheltä 30 000 euron korvauksia

    10. 10

      Hyvältä tuntuva vatsa ei aina voi hyvin, ja vehnäleipä jämähtää klöntiksi – nämä seitsemän asiaa sinun tulee tietää, jos haluat välttää vatsavaivoja

    11. Näytä lisää