Maailmankaikkeus täynnä yllätyksiä

VIELÄ sata vuotta sitten tiedemiehet uskoivat, että koko maailmankaikkeus mahtui kotigalaksiimme Linnunrataan. 1900-luvun suuret edistysaskeleet tähtitieteessä, fysiikassa ja tekniikassa paljastivat kuitenkin universumin henkeäsalpaavat mittasuhteet. Jotkin havainnot ovat tehneet tutkijat nöyriksi. Esimerkiksi muutamana viime vuosikymmenenä tähtitieteilijät ovat huomanneet, että yli 90 prosenttia maailmankaikkeudesta koostuu jostakin meille tuntemattomasta. Mikä hämmentävämpää, tähän päätelmään johtaneet havainnot ovat saaneet tutkijat kyseenalaistamaan jopa ymmärryksensä itse fysiikan perusteista. Avoimet kysymykset eivät sinänsä ole mitään uutta.

Esimerkiksi 1800-luvun lopulla fyysikot tekivät erikoisen havainnon valon nopeudesta: se oli aina sama suhteessa havaitsijaan riippumatta siitä, millä nopeudella havaitsija liikkui. Tämä tuntui järjenvastaiselta. Albert Einstein käsitteli ongelmaa vuonna 1905 julkaisemassaan suppeammassa suhteellisuusteoriassa, joka osoitti, että etäisyys (pituus), aika ja massa eivät ole absoluuttisia. Sitten hän sai oivalluksen, jota hän kutsui ”elämänsä onnellisimmaksi ajatukseksi”, ja alkoi vuonna 1907 kehitellä yleistä suhteellisuusteoriaansa, jonka hän julkaisi vuonna 1916. Tässä mullistavassa tutkimuksessa Einstein nivoi yhteen vetovoiman, avaruuden ja ajan sekä hioi Isaac Newtonin esitystä fysiikan laeista.

Laajeneva universumi

Einstein uskoi oman aikansa todisteiden perusteella, että maailmankaikkeus ei laajene eikä kutistu vaan on vakaa. Amerikkalainen tähtitieteilijä Edwin Hubble esitti kuitenkin vuonna 1929 todisteita sen puolesta, että universumi laajenee.

Hubble selvitti myös arvoituksen, joka oli vaivannut tutkijoita jo pitkään. Yötaivaalla näkyi utuisia valoläikkiä, jotka nimettiin ”nebuloiksi”, sumuiksi, koska ne näyttivät kaasupilviltä. Mutta olivatko ne kaikki omassa galaksissamme vai sen ulkopuolella, kuten brittiläinen astronomi Sir William Herschel (1738–1822) oli otaksunut runsas sata vuotta aiemmin?

Kun Hubble ensi kerran arvioi etäisyyden yhteen noista kohteista – Andromedan tähdistön suunnassa näkyvään sumuun – hän tuli siihen tulokseen, että se oli todellisuudessa galaksi, joka sijaitsi miljoonan valovuoden päässä. Se oli siis kaukana Linnunradasta, jonka läpimitta on ”vain” 100 000 valovuotta. Sitä mukaa kuin Hubble laski etäisyyksiä muihin sumuihin, universumin valtava koko alkoi hahmottua ja tie oli valmis käänteentekeville  tähtitieteen ja kosmologian * päätelmille.

Pian tämän jälkeen Hubble havaitsi, että maailmankaikkeus laajenee, sillä etäiset galaksit liikkuivat meistä poispäin. Lisäksi galaksi loittoni sitä nopeammin, mitä kauempana se oli. Havainnot viittaavat siihen, että maailmankaikkeus on eilen ollut pienempi kuin tänään. Hubblen vuonna 1929 julkaisema uraauurtava tutkimus loi pohjan alkuräjähdysteorialle, jonka mukaan maailmankaikkeus syntyi kosmisessa räjähdyksessä noin 13 miljardia vuotta sitten. Mutta palapeli ei ole vieläkään valmis.

Kuinka nopeaa laajeneminen on?

Tähtitieteilijät ovat Hubblen päivistä lähtien yrittäneet laskea mahdollisimman tarkasti laajenemisen nopeuden, joka ilmaistaan niin sanotulla Hubblen vakiolla. Jos tuo nopeus saataisiin selville, sen avulla voitaisiin arvioida universumin ikä. Nopeus voisi myös kertoa jotain tärkeää tulevaisuudesta. On nimittäin päätelty, että jos maailmankaikkeus laajenee liian hitaasti, kappaleiden välinen vetovoima voi lopulta viedä voiton ja saada kaiken luhistumaan kasaan suuressa ”loppurysäyksessä”. Jos se taas laajenee liian nopeasti, se voi levitä loputtomasti ja hajaantua kokonaan.

Entistä tarkemmat mittaukset ovat tuoneet vastauksia joihinkin kysymyksiin, mutta uusia on herännyt. Ne heittävät epäilyksen varjon siihen, miten nykyään ymmärrämme aineen olemuksen sekä luonnon perusvoimat.

Pimeä energia ja pimeä aine

Vuonna 1998 tutkijat analysoivat tietyntyyppisestä supernovasta * eli räjähtävästä tähdestä tulevaa valoa ja löysivät todisteita siitä, että universumi laajenee kiihtyvällä nopeudella. Aluksi tiedemiehet  olivat epäilevällä kannalla, mutta todisteiden määrä vain kasvoi. Luonnollisesti haluttiin saada selville, millainen energia kiihtymisen aiheutti. Tuo energia näytti ensiksikin toimivan vetovoimaa vastaan, ja toiseksi mitkään teoriat eivät ennustaneet sitä. Tätä arvoituksellista energiaa alettiin sattuvasti kutsua pimeäksi energiaksi. Siitä saattaa koostua lähes 75 prosenttia maailmankaikkeudesta!

Pimeä energia ei kuitenkaan ole ainoa viime aikojen ”pimeä” löytö. Toinen vahvistettiin 1980-luvulla galaksitutkimusten yhteydessä. Galaksit, joita tuolloin seurattiin, samoin kuin Linnunrata näyttivät pyörivän liian nopeasti pysyäkseen kasassa, joten jonkinlaisen aineen täytyi aiheuttaa tarvittava vetovoima, joka piti niitä koossa. Mutta millaista tuo aine saattoi olla? Koska tutkijoilla ei ole siitä aavistustakaan, sitä sanotaan pimeäksi aineeksi, sillä se ei ime, lähetä eikä heijasta havaittavassa määrin säteilyä. * Laskelmien mukaan pimeää ainetta voi olla 22 prosenttia tai enemmän maailmankaikkeuden massasta.

Nykyisten arvioiden mukaan tavallisen aineen osuus maailmankaikkeuden massasta on noin neljä prosenttia. Loppu näyttää koostuvan näistä kahdesta suuresta tuntemattomasta, pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta. Näin ollen noin 95 prosenttia universumista on edelleen tutkijoille täydellinen arvoitus! *

Päättymätön tutkimusmatka

Tiede etsii kysymyksiin vastauksia, mutta kerta toisensa jälkeen vastaukset ovat johtaneet uusiin arvoituksiin. Tämä tuo mieleen syvällisen ajatuksen, joka esitetään Raamatussa Saarnaajan 3:11:ssä: ”Kaiken hän [Jumala] on tehnyt kauniiksi aikanaan. Myös määräämättömän ajan hän on pannut heidän sydämeensä, jotta ihminen ei pääsisi koskaan perille työstä, jonka tosi Jumala on tehnyt alusta loppuun asti.”

Tätä nykyä elämän lyhyys asettaa rajat sille, minkä verran voimme omaksua tietoa, ja lisäksi suuri osa tuosta tiedosta perustuu vasta oletuksiin, eli se saattaa vielä muuttua. Tilanne ei kuitenkaan aina tule jatkumaan tällaisena, sillä Jumalan tarkoitus on antaa uskollisille ihmisille loputon elämä maanpäällisessä paratiisissa. Silloin meillä on mahdollisuus tutkia hänen kättensä töitä ikuisesti ja saada näin tosi tietoa. (Psalmit 37:11, 29; Luukas 23:43.)

Meidän ei siis tarvitse pelätä universumin tulevaisuutta koskevia synkkiä spekulaatioita. Tiede on vasta raapaissut todellisuuksien pintaa, kun taas Luoja tietää kaiken (Ilmestys 4:11).

[Alaviitteet]

[Tekstiruutu s. 17]

NÖYRYYDEN OPPITUNTI

Kun eräs muinoin elänyt Jumalan palvelija nosti katseensa ylös kohti kirkasta yötaivasta, se herätti hänessä kunnioittavaa pelkoa. Hän puki tunteensa sanoiksi, jotka on kirjoitettu psalmiin 8:3, 4: ”Kun näen taivaasi, sormiesi teot, kuun ja tähdet, jotka olet valmistanut, niin mikä on kuolevainen ihminen, että sinä pidät hänet mielessäsi, ja ihmisen poika, että pidät hänestä huolen?” Tähtitaivas vaikutti psalmistaan tällä tavoin, vaikkei hänellä ollut kaukoputkia tai erikoiskameroita. Miten paljon enemmän meillä nykyään onkaan syytä tuntea syvää kunnioitusta!

[Kaavio s. 18]

(Ks. painettu julkaisu)

74 % pimeää energiaa

22 % pimeää ainetta

4 % tavallista ainetta

[Kuvan lähdemerkintä s. 16]

Tausta: perustuu NASAn valokuvaan

[Kuvan lähdemerkintä s. 18]

Tausta: perustuu NASAn valokuvaan