Elämme mahdottomassa kaikkeudessa: Tähtitieteen 5 suurinta arvoitusta

Kaiken olisi pitänyt hävitä syntymähetkellä

Vallitsevan teorian mukaan maailmankaikkeus juontuu alkuräjähdyksestä. Ongelma piilee siinä, että alkuräjähdyksessä on syntynyt yhtä paljon hiukkasia ja antihiukkasia, jotka kohdatessaan hävittävät toisensa. Siksi meitä ei pitäisi edes olla olemassa. Ainetta on kuitenkin jäänyt jäljelle, ja siitä on muodostunut maailmankaikkeus.

• Nykytilanne:
  Antiainetta tutkitaan maailman suurimman hiukkaskiihdyttimen, LHC:n, avulla. Tutkimuskohteena on kvarkista ja antikvarkista koostuvien lyhytikäisten B-mesonien hajoaminen. Vaikuttaa siltä, että antihiukkaset hajoavat hieman helpommin kuin ne hiukkaset, jotka ovat saattaneet johtaa aineen kertymiseen alkuräjähdyksen jälkeen. Tarkoitusta varten rakennettu LHCb-ilmaisin on päivitetty hiljattain.

• Näkymät:
  Se, että aine on hieman antiainetta kestävämpää, selittäisi kaikkeuden syntymisen. Pieni ero horjuttaisi kuitenkin luottamusta nykyiseen atomiteoriaan, jonka mukaan aine ja antiaine ovat samanlaisia lukuun ottamatta vastakkaista sähkövarausta. Ehkä kvanttimekaanisen kaiken teorian kehitys vauhdittuisi.

Vain 5 prosenttia kaikkeudesta on näkyvää

Kun universumia havainnoidaan, voidaan nähdä miljardeja planeettoja, tähtiä ja galakseja. Niiden osuus kaikkeuden kokonaismassasta on kuitenkin pieni. Loppuosan muodostavat pimeä aine ja pimeä energia, joiden ominaisuudet ovat vielä paljolti hämärän peitossa.

• Nykytilanne:
  Nesteksenonilmaisin paljastaa pimeitä hiukkasia. Osuessaan ksenonytimeen ne saavat sen lähettämään valoa. Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Kiinassa sijaitsevilla uusilla ilmaisimilla on alettu jahdata pimeitä voimia. Lisäksi avaruusteleskoopit, kuten James Webb ja sen seuraaja Roman, mittaavat nopeutta, jolla maailmankaikkeus on laajentunut alkuräjähdyksen jälkeen, ja valottavat pimeän energian vaikutusta.

• Näkymät:
  Jos fyysikot ja tähtitieteilijät onnistuvat valaisemaan kaikkeuden pimeää puolta, heidän on helpompi kehittää teoria, joka kuvaa kaiken luonnossa esiintyvän atomien pienimmistä osasista universumin koossa pitäviin voimiin.

Isoja kvasaareja syntyi aivan liian aikaisin

Kvasaarit ovat kaikkeuden kirkkaimpien galaksien sydämiä. Valo lähtee superraskasta mustaa aukkoa ympäröivistä kaasuista ja galaksin läpi kiitävästä hiukkasvirrasta. Ensimmäiset kvasaarit ilmestyivät jo, kun alkuräjähdyksestä oli kulunut vasta 690 miljoonaa vuotta, vaikka teorian mukaan mustat aukot eivät voineet vielä tuolloin olla niin raskaita, että ne olisivat voineet saada kvasaarit loistamaan kirkkaasti.

• Nykytilanne:
  Suosituimman selityksen mukaan räjähtäneistä jättiläistähdistä tuli mustia aukkoja ja nämä sulautuivat superraskaaksi mustaksi aukoksi. Tapahtumat eivät kuitenkaan voineet edetä edellä mainittua vauhtia alkuräjähdyksen jälkeen. Toisena vaihtoehtona pidetään sitä, että valtavat kaasupilvet luhistuivat suoraan mustiksi aukoiksi, joiden massa oli miljoona Auringon massaa. Superraskaat mustat aukot syntyivät niistä. Arvoitus voi ratketa, kun James Webb -avaruusteleskoopilla nähdään ensimmäisten superraskaiden mustien aukkojen syntymä.

• Näkymät:
  Todistamalla vaihtoehtoisen teorian tutkijat voivat vihdoinkin selittää, kuinka nuori universumi sai ensimmäiset galaksinsa.

Pitkäikäinen supernova hämmästyttää

Jättiläistähdet voivat räjähtää supernovana ja jättää jälkeensä neutronitähden tai mustan aukon. Kyse on yleensä suhteellisen nopeasta tapahtumasta. On kuitenkin löydetty arvoituksellisia supernovia, jotka lähettävät jopa 10 000 kertaa enemmän valoa ja joiden röntgensäteily kestää selvästi pitempään kuin on tavallista.

• Nykytilanne:
  Lehmäksi kutsuttu ensimmäinen erikoistapaus havaittiin vuonna 2018. Kun supernovat yleensä kirkastuvat viikkojen ajan, Lehmä alkoi heti loistaa hyvin kirkkaana. Sitten röntgensäteily voimistui kaksi kuukautta, vaikka normaalisti se heikkenee. Tähän mennessä on havaittu viisi erikoista supernovaa. Niitä on tarkkailtu eri puolilla maailmaa sijaitsevilla teleskoopeilla, jotta saataisiin selville, mitä niissä on tapahtunut.

• Näkymät:
  Supernovilla on suuri merkitys galakseille, sillä Maan kaltaisten planeettojen ytimissä olevat raskaat alkuaineet, kuten rauta ja nikkeli, ovat peräisin räjähdyksistä. Se, missä elämää voi esiintyä, riippuu viime kädessä supernovista. Siksi ne ovat tärkeitä tutkimuskohteita.

Taivaalla loisti yhdeksän poikkeuksellista pistettä 12. huhtikuuta 1950. Niitä ei ollut nähty aiemmin – eikä niitä ole nähty myöhemmin. Vaikka kaikki mahdolliset tekniset ja tähtitieteelliset selitykset on käyty läpi, ei voida sanoa varmasti, mitä pisteet olivat. Tulivatko avaruusolennot tuolloin Maan lähelle?

• Nykytilanne:
  Pisteitä ei voida selittää satelliiteilla, sillä ensimmäinen tekokuu, Sputnik, lähetettiin kiertämään Maata vasta seitsemän vuotta myöhemmin. Selitykseksi eivät kelpaa myöskään asteroidit, punaisten kääpiötähtien soihdut eivätkä valokuvauslevyjen (sylki)tahrat. Tutkijat tekevät vielä yhden tarkastuksen huomaamatta jääneiden teknisten virheiden varalta. Jos niitä ei löydy, avaruusolennot pitää ehkä ottaa todesta.

• Näkymät:
  Tutkijat ovat kuunnelleet turhaan jo 70 vuotta avaruudesta mahdollisesti tulevia älykkään sivilisaation radioviestejä. Uusia yhteydenottotapoja, kuten laserviestintää, tutkitaan. Tarkkailun kohteena ovat myös satunnaiset valopulssit, jotka voivat johtua esimerkiksi siitä, että auringonvalo heijastuu avaruusaluksesta.