Jos joskus tuntuu siltä, että elää kuplassa, voi olla helpottavaa tietää, että tutkijat ovat saaneet vahvoja todisteita sen olemassaolosta. Kyse on tosin aika paljon suuremman kokoluokan kuplasta kuin ihmisen oma rajoittunut maailma.
Gaia-avaruusteleskoopin välittämien tietojen pohjalta on laadittu ensimmäinen kolmiulotteinen kartta niin sanotusta Paikallisesta kuplasta. Siitä ei käy ilmi ainoastaan se, että Maa sijaitsee tähtiä poikivan kuplan keskellä, vaan myös se, kuinka kupla on syntynyt.
"Paikallisen kuplan ovat saaneet aikaan voimakkaat supernovaräjähdykset viimeisten 14 miljoonan vuoden aikana. Iskuaallot, jotka ovat lähteneet liikkeelle tähtien räjähtäessä supernovana, ovat painaneet lähellä olevaa kaasua kokoon tiiviiksi kuoreksi, joka muodostaa kuplan pinnan", selittää Harvardin–Smithsonianin astrofysiikan tutkimuskeskuksen tähtitieteilijä Catherine Zucker Tieteen Kuvalehdelle.
Läpimitaltaan 1 000 valovuotta oleva kupla toimii eräänlaisena kosmisena tähtitehtailijana, jonka tuotteet muuttavat jatkuvasti yötaivasta.
Supernovat puhalsivat kuplan
Paikallinen kupla on tähtien välisen avaruuden tyhjiö kotigalaksimme Linnunradan Orionin haarassa. Se juontuu noin 14 miljoonan vuoden takaa, jolloin jättiläistähti luhistui ja räjähti supernovana.
Linnunradassa esiintyy keskimäärin noin kaksi supernovaa vuosisadassa. Tähden räjähdyksessä vapautuu sekunnin murto-osassa yhtä paljon energiaa kuin Aurinko lähettää miljoonassa vuodessa.
15 supernovaa on puhaltanut Paikallista kuplaa pulleammaksi viimeisten 14 miljoonan vuoden aikana.
Supernovat lähettävät runsaasti gammasäteilyä, jota syntyy, kun tietty alumiinin variantti hajoaa magnesiumiksi. Tähtitieteilijät voivat mittaamalla gammasäteilyä todeta, että jokin tähti on räjähtänyt jossakin vaiheessa.
Tällä tavalla on pystytty päättelemään, että kaikkiaan 15 supernovaa on puhaltanut Paikallista kuplaa pulleammaksi viimeisten 14 miljoonan vuoden aikana.
Kun tähti räjähtää, se työntää valtavalla voimalla sitä avaruudessa ympäröivää ainetta, kuten pölyä ja vetyä, loitommalle.
Ajan mittaan supernovat ovat luoneet avaruuteen taskun, joka on itse kuplan sisäpuoli. Esimerkiksi vedyn suhteellinen osuus on taskussa vain kymmenesosa vedyn tiheydestä kuplan ulkopuolella.
Tihentymät poikivat tähtiä
Aurinkokuntaa ympäröivä Paikallinen kupla on valtava pöly- ja kaasurakkula. Paikallinen kupla ei ole muodoltaan täysin pyöreä, mutta se ulottuu joka suunnassa suunnilleen 500 valovuoden päähän Auringosta. Etäisyys lähimpänä Aurinkokuntaa sijaitsevaan vieraaseen tähteen, Proxima Centauriin, on noin 4,2 valovuotta.
Kuplan sisällä on hyvin vähän ainetta, mutta sen ulkopinnalle on kertynyt vetyä ja muita alkuaineita seitsemäksi tihentymäksi, joihin kuuluvat muun muassa Kärpäsen ja Kameleontin tähdistöt. Tihentymät ovat todellisia tähtitehtaita. Ne voivat tuottaa hyvän raaka-ainetilanteen ansiosta jatkuvasti uusia tähtiä.
Tutkijoiden mukaan Paikallinen kupla ei ole suinkaan ainoa laatuaan. He olettavat, että valtaosa maailmankaikkeuden tähdistä muodostuu vastaavanlaisten kuplien pinnalla.
Paikallinen kupla on tunnettu jo 50 vuotta, mutta vasta Gaia-teleskoopin ja uusien tietokoneohjelmien ansiosta on saatu selville, kuinka suuri ja minkä muotoinen se on ja mitä sen pinnalla tapahtuu.
Eikä kyse ole ihan pikkujutusta.
Fuusio saa tähdet loistamaan
Muun muassa Harvardin–Smithsonianin astrofysiikan tutkimuskeskus on selvittänyt etäisyyksiä lähimpänä Aurinkoa sijaitseviin tähtienmuodostumisalueisiin. Näyttää siltä, että useimmat uudet tähdet sijaitsevat kuplan pinnalla.
Mutta ei siinä vielä kaikki. Tähdet etääntyvät Auringosta kuplan laajenemisnopeutta vastaavaa vauhtia.
Gaia-avaruusteleskooppi kiertää Aurinkoa 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Lagrangen pisteessä L2, jossa se pysyy radallaan.
Ilmeisesti kaikki se aine, joka on supernovien seurauksena työntynyt loitommalle eli taskun reunalle, on vähitellen kasautunut eräänlaiseksi kalvoksi. Kuplan ulkopinta koostuu siten lämpimästä kaasusta ja pölystä.
Aineen kertymisellä on avaruudessa kauaskantoisia vaikutuksia, sillä se, voiko uusia tähtiä syntyä, riippuu tiheydestä.
Mitä tiheämmässä ainetta on, sitä enemmän tihentymä vetää puoleensa ainetta ympäristöstä. Kuplan ulkopinnalta on löydetty seitsemän aluetta, joissa ainetta on niin tiheässä, että ne voivat poikia tähtiä.
Tihenemisprosessissa lämpötila nousee ja muodostuu niin sanottu proto- eli esitähti.
Tähden elämä kehdosta hautaan
Ajan mittaan lämpötila nousee ja paine kasvaa niin paljon, että atomiytimet alkavat sulautua yhteen. Silloin vapautuu runsaasti energiaa. Toisin sanoen esitähti syttyy fuusioreaktioiden jatkuessa ja muuttuu oikeaksi tähdeksi.
Kuplia on kaikkialla kaikkeudessa
Aurinkokunnan päätyminen Paikallisen kuplan sisään on pieni arvoitus. Maailmankaikkeus laajenee jatkuvasti, ja kaikki – myös Aurinkokunta – on liikkeessä.
Laskelmien mukaan Aurinkokunta työntyi noin viisi miljoonaa vuotta sitten kuplaan, joka itse kasvaa yli kuuden kilometrin sekuntivauhtia.
Aurinkokunta sijaitsee nykyään kuplan keskellä. Tutkijat arvelevat, että maailmankaikkeuteen syntyy usein uusia kuplia, sillä päinvastaisessa tapauksessa olisi jokseenkin epätodennäköistä, että Aurinkokunta olisi juuri nyt kuplassa.
Supernova perusti tähtitehtaan
1. Supernova puhalsi kuplan
Kupla juontuu 14 miljoonan vuoden takaa, jolloin jättiläistähti räjähti supernovana ja työnsi kaasua ja pölyä eri suuntiin. Sittemmin 14 muun supernovan laajentama kupla on saavuttanut 1 000 valovuoden läpimitan.
2. Aineesta muodostui pinta
Räjähdys räjähdykseltä kaasu ja pöly ovat tiivistyneet kuplan reunalle. Tiheimmistä kohdista syntyy tähtiä. Noin viisi miljoonaa vuotta sitten Aurinkokunta siirtyi kuplan sisäpuolelle.
3. Uudet tähdet ympäröivät Maata
Aurinkokunta sijaitsee nykyään 1 000 valovuotta leveän kuplan keskellä. Kuplan sisällä ainetta on niin vähän, ettei tähtiä voi syntyä, mutta sen ulkopinnalla on seitsemän tähtienmuodostumisaluetta.
Oletettavasti kuplat ovat galakseissa suhteellisen yleisiä tyhjiöitä, jotka muistuttavat emmentaljuuston koloja. Siksi voidaan olettaa, että valtaosa galaksin tähdistä on syntynyt sellaisella pinnalla, jollainen rajaa Paikallista kuplaa.
Havaintojen mukaan supernovaräjähdysten tuhovoimat pitävät yllä uutta luovaa prosessia. Viimeisillä hönkäyksillään kuolevat tähdet laskevat tulevien tuikkijoiden kehityksen perustan.
Linnunradan kuplia tutkimalla yritetään selvittää, kuinka kuplat vaikuttavat toisiinsa, kun ne törmäävät yhteen, ja millainen merkitys niillä on galaksien kehitykselle.
"Paikallisessa kuplassa Aurinkokunta on voinut olla viimeisten vuosituhansien aikana paremmin suojassa haitalliselta säteilyltä sijaintinsa ansiosta", toteaa Catherine Zucker.
Yötaivasta katseltaessa voidaan iloita siitä, että uusien tähtien syntymistä päästään seuraamaan aitiopaikalta.