Tiede

Yli kolmasosa aineesta puuttuu – tutkijat löysivät mysteeriin ratkaisun galaksien välisestä avaruudesta

Miljardien vuosien saatossa nuoret kvasaarit ovat suihkunneet maailmankaikkeuden täyteen kuumaa seitinohutta atomirihmaa.

Kun yöt nyt pitenevät ja päivät lyhenevät kovaa vauhtia, pohjoisen pallonpuoliskon asukki voi lohduttautua sillä, että menneenä kesänä tähtitieteilijät julkistivat vastauksen arvoitukseen, missä liki puolet aineesta piileksii.

Nyt ei puhuta pimeästä aineesta saati pimeästä energiasta, joita kosmologisten teorioiden mukaan pitäisi olla maailmankaikkeuden massaenergiasta peräti noin 95 prosenttia. Kyse on siitä tavallisesta aineesta, josta koostuu kaikki suoraan havaitsemamme: tähdet, planeetat, kivet, eläimet ja me itse.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Tavallinen aine on enimmäkseen protoneita ja neutroneita sekä näistä muodostuvia atomeita. Kaiken järjen mukaan atomeiden pitäisi olla kasaantuneina galaksien tähtiin, planeetoihin ja mustiin aukkoihin.

Lähiavaruudessa tehtyjen astronomisten havaintojen mukaan näissä massakeskittymissä on kuitenkin ainetta vain noin 60 prosenttia siitä, mitä pitäisi olla, ja loput noin 40 prosenttia on teillä tietymättömillä.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

”Pitäisi olla” viittaa siihen, että kun katsotaan putkilla hyvin kauas eli varhaiseen maailmankaikkeuteen, tämä puuttuva aine on siellä massakeskittymissään.

Looginen ratkaisu kadonneen aineen ongelmaan on se, että galaksit ja kvasaarit ovat vuosimiljardien saatossa pyörteissään ja myrskyissään syösseet osan aineesta galaksien väliseen avaruuteen. Siellä se olisi jonkinlaisina kuumina rihmoina.

Tätä oletettua kaasua kutsutaan nimellä whim (warm-hot intergalactic medium).
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Kvasaari on teini-ikäisen galaksin keskustassa riehuva musta aukko, joka imee valtavalla massallaan lähiavaruuden ainetta itseensä. Mustaa aukkoa ympäröivässä pyörteessä kaikki aine ei mahdu puristumaan mustan aukon sisään, vaan välillä osa siitä sinkoaa avaruuteen.

Nämä suihkuvirtaukset lähtevät liki valon nopeudella, ja tässä vauhdissa aine säteilee valtavasti energiaa. Se selittää kvasaarien kirkkauden.

Whim-teorian todentaminen on ollut vaikeaa. Galaksit ja kvasaarit näkyvät kyllä hyvin, mutta on liki mahdotonta havaita niiden tyhjyyteen ruiskimaa ainepulveria. Galaksien välisessä avaruudessa painovoima on olematon, ja kaasurihma on hyvin harvaa.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Kaasu on myös hyvin kuumaa, miljoona-asteista tai kuumempaakin. Jos kuvitellaan astronautti leijumaan kaasurihman sekaan, hänellä olisi silti pikemminkin hyvin kylmä. Rihma on niin harvaa, että siinä ei muutaman avaruuspukuun osuvan atomin tulisuus paljoa paina.

Kaasuatomit ovat väistämättä kuumia ja nopeita. Niiden lähtönopeuden on täytynyt olla valtava, jotta ne ovat päässeet karkuun mustan aukon ja galaksin painovoimaa.
Mainos (Teksti jatkuu alla)
Mainos päättyy

Kun ne kerran pääsevät galaksienväliseen avaruuteen, ne eivät siitä juuri viilene tai hidastu, sillä hillittömässä väljyydessä ne eivät törmää mihinkään, tuskin edes toisiinsa.

Whim-kaasun kuumuudesta johtuu, että maailmankaikkeuden yleisin atomi vety on whimissä yleensä ionisoituneessa muodossa. Se on siis pudottanut ainoan elektroninsa pois.

Elektronin puuttuminen on tähtitieteilijöille murhe. Avaruuspölyn havainnointi perustuu usein siihen, että jostain kaukaa tulee valosuihku eli fotoneita. Kun osa niistä osuu atomeihin, atomien elektroneita siirtyy hetkellisesti korkeammalle energiatasolle. Sitten tämä viritys purkautuu säteilynä.

Tämä muuttaa valon spektriä siitä, mikä se olisi, jos välillä ei törmäiltäisi atomeihin. Spektri­erosta voidaan päätellä, mihin törmättiin.

Mikäli atomeilla ei ole elektroneja kyydissä, menetelmä ei toimi.

Galaksien välistä whim-kaasua on yritetty jäljittää kiivaasti, mutta laihoin tuloksin. Syy on luultavasti juuri elektronien putoaminen vilkkaan whim-hiukkasen kyydistä.

Tämä kesänä kansainvälinen tutkijaryhmä ilmoitti Naturessa löytäneensä whim-pölyä. He katsovat todistaneensa, että puuttuvan aineen arvoitus on nyt ratkaistu: 40 prosenttia aineesta on galaksien välisessä avaruudessa.

Tutkijat analysoivat valon kulkua kaukaisen kvasaarin ja meidän välillä. Tarkemmin sanoen he havainnoivat matkalla tapahtuneita spektrimuutoksia. Havainnot tehtiin Euroopan avaruusjärjestön Esan XXM-Newton-avaruusteleskoopilla.

Koska elektroninsa kadottanut vety ei anna merkkiä itsestään, tutkijat tekivät löytönsä hapesta.

Whimin kova meno pudottaa elektroneja happiatomeistakin, mutta kun niitä on alkujaan kahdeksan, jotkin voivat sinnitellä mukana.

Kvasaarista matkannut suihku kohtasi matkallaan happiatomeita, joita kiersi kaksi elektronia. Tämä riitti siihen, että galaksien välinen happi voitiin havaita spektrissä.

”Löysimme puuttuvat baryonit”, sanoo astrofyysikko Michael Shull Coloradon yliopistosta .

Baryoni on yleisimmin protoni tai neutroni, joista atomien ytimet koostuvat. Maailmankaikkeuden aine­osasten kokonaismassasta puhuttaessa baryoni on käytännössä synonyymi tavalliselle aineelle.


    Seuraa uutisia tästä aiheesta

  • Maailmankaikkeus
  • Tähtitiede
  • Tiede
  • Antti Kivimäki

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Kun kumppani tulee raskaan työpäivän jälkeen kotiin ja räjähtää, häntä kannattaa lähestyä tunteella

    2. 2

      Olli Kopra, 26, rakastaa vieterilelujaan, mutta kynsien leikkaamisesta hän ei pidä – Vanhempien mielestä tässä on ongelma: kehitysvammaisella pojalla on liikaa oikeuksia

      Tilaajille
    3. 3

      Pörssin kurimus jatkui Yhdysvalloissa – ”Kauhean vuoden huonoin päivä”

    4. 4

      Huippuyliopiston tutkimus selvitti, mikä on paras tapa pitää paino kurissa laihduttamisen jälkeen – vähähiilihydraattinen tulos aiheutti heti kohun

      Tilaajille
    5. 5

      Suomalainen kehitti 44 vuotta sitten tekniikan, jota ilman elektroniikan pieneneminen ei olisi ollut mahdollista – Vihdoin myös voittoja päätyy Suomeen

    6. 6

      Ivanka Trump käytti omaa sähköpostiaan hallinnon asioiden hoitamiseen – presidentti-isän mukaan asiaa ei voi mitenkään verrata Hillary Clintoniin

    7. 7

      Länsimetro oli jyrätä Tapiolan symboleiksi nousseet 200-vuotiaat männyt – Sitten alkoi hiljainen pelastusoperaatio

    8. 8

      Sipoon kunta sai tarpeekseen Sipoon­rannan ongelmista: Osa alueesta palautumassa kunnalle joutomaana

    9. 9

      Kun Oodi ja sen lähes 100 000 kirjaa ovat pian käytössä, robotit pyörivät yleisön joukossa, ajavat hissillä ja palauttavat kirjat melkein paikoilleen

    10. 10

      Ex-gangsteri ammuttiin Kööpenhaminassa, kun hän poistui elämä­kertansa julkaisu­tilaisuudesta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Asiantuntijat pelkäävät, että kauppa­keskus Redi on väärässä paikassa – HS pyysi arvioita, miten Kalasataman kauppa­keskus selviäisi alku­vaikeuksistaan

      Tilaajille
    2. 2

      Hissin kaapeli katkesi chicagolaisessa pilvenpiirtäjässä ja matkustajat syöksyivät 84 kerrosta alaspäin – selvisivät säikähdyksellä

    3. 3

      Valtava huumetakavarikko Helsingissä – Poliisi pääsi kansainvälisen liigan jäljille, kun iso hormonilähetys meni vahingossa väärään osoitteeseen

    4. 4

      Kylmähermoinen asiakas sekoitti ryöstäjän suunnitelmat – Naamiomies jäi kiinni verekseltään Keravalla

    5. 5

      Teknologia­jättien pörssi­syöksy syvenee – Mistä Googlen, Facebookin ja kumppanien ala­mäessä on kyse?

    6. 6

      Sipoon kunta sai tarpeekseen Sipoon­rannan ongelmista: Osa alueesta palautumassa kunnalle joutomaana

    7. 7

      Hissionnettomuus Helsingissä: Mies puristui hengiltä Porvoon­kadulla

    8. 8

      Ex-gangsteri ammuttiin Kööpenhaminassa, kun hän poistui elämä­kertansa julkaisu­tilaisuudesta

    9. 9

      Asemiehet tunkeutuivat toimistoon Mannerheimintiellä ja vaativat yrittäjältä 20 000 euroa – Uhri ja poliisi järjestivät väijytyksen, rikolliset saatiin tuomiolle

    10. 10

      Kun kumppani tulee raskaan työpäivän jälkeen kotiin ja räjähtää, häntä kannattaa lähestyä tunteella

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tutkimus paljastaa: Koulujen uudet menetelmät heikentävät oppimista merkittävästi

    2. 2

      Puurokattila liedellä kertoi, että asunnosta oli lähdetty vauhdilla – Sina Varheen tytär katosi, ja seuraavien kuukausien jäljet seuraavat äitiä läpi elämän

      Tilaajille
    3. 3

      Paniikkia, konkurssien pelkoa ja lähtöaikeita – Kauppakeskus Redin asiakaskato ajaa yrittäjiä ahdinkoon

    4. 4

      Tällainen on Suomi: Kun Trump kertoi uskomattoman väitteen Pohjolan metsänhoidosta, suomalaiset lähtivät metsään haravoimaan ja imuroimaan

    5. 5

      Täti innostui sukututkimuksesta, ja niin Leenakin teki dna-testin – Kun tulokset tulivat, eletty elämä osoittautui valheeksi

      Tilaajille
    6. 6

      Kuvia Suomesta, osa 39: Rio Gandara kuvasi, mitä tekevät ihmiset, jotka eivät saa öisin unta

    7. 7

      Kun nuoret äidit haksahtavat ravitsemusgurujen hölynpölyyn, kärsijöitä ovat lapset – Näin sanoo ravitsemusterapeutti Reijo Laatikainen ja oikoo verkon vallanneita harhaluuloja yksi kerrallaan

      Tilaajille
    8. 8

      Euroopassa raivoaa sota, jonka keskellä ihmiset käyvät oopperassa ja asuvat bunkkereissa – HS:n erikoisartikkeli vie Itä-Ukrainan sodan molemmille puolille

    9. 9

      Peltipoliisin ylinopeus­sakoista luistaminen voi johtaa etsintä­kuulutukseen: Malmin poliisi­taloon saapuneesta naisesta ei tullut yhtä 1 800 etsintä­kuulutetusta – hän löi poliisit ällikällä

    10. 10

      Uni oli pelottava, ja siinä kuusivuotias Patrick Tiainen rakasti poikaa – Tiainen nousi karismaattisen seurakunnan johtoon, uskoi Jumalan eheyttävän hänet ja myönsi lopulta, että uni oli totta

      Tilaajille
    11. Näytä lisää
    Uusimmat
    1. Juuri nyt
    2. Länsimetro oli jyrätä Tapiolan symboleiksi nousseet 200-vuotiaat männyt – Sitten alkoi hiljainen pelastusoperaatio
    3. Löytääkö uusi Mars-laskeutuja vastauksia? Ensi viikolla Marsiin saapuvalla InSightilla on yksi edeltäjistään poikkeava ominaisuus, ja näin se toimii Tilaajille
    4. Suomen urheilussa on poikkeuksellinen tilanne – kolme keskeistä johtajaa tulee OP-ryhmästä ja neljännen valintakin oli lähellä
    5. Pörssin kurimus jatkui Yhdysvalloissa – ”Kauhean vuoden huonoin päivä”
    6. Veikkauksen Velipekka Nummikoski ja monopolin purkamista kannattava Mikko Kiesiläinen ottivat yhteen HS:n väittelyssä – samaa mieltä kaksikko oli vain yhdestä asiasta
    7. PSG:lle kauhu-uutisia ennen Mestarien liigan kohtalonottelua – sekä Neymar että Mbappé loukkaantuivat
    8. Kun Oodi ja sen lähes 100 000 kirjaa ovat pian käytössä, robotit pyörivät yleisön joukossa, ajavat hissillä ja palauttavat kirjat melkein paikoilleen
    9. Valkoisen talon kirjeenvaihtajaillallisella esiintyy ensi keväänä koomikon sijaan historioitsija – Myös Trump harkitsee osallistuvansa ensi kertaa
    10. Kansojen liigan alkulohkot saatiin päätökseen – tämä nelikko haastaa Huuhkajat pudotuspeleissä
    11. Tunti sitten
    12. Ivanka Trump käytti omaa sähköpostiaan hallinnon asioiden hoitamiseen – presidentti-isän mukaan asiaa ei voi mitenkään verrata Hillary Clintoniin
    13. Näytä lisää