Maailmankaikkeuden historiaa

Tähtitieteellisen yhdistyksen Kirkkonummen Komeetan kutsumana esitelmöi 8.11.2000 dosentti Jouni Niskanen Helsingin yliopiston Fysiikan laitokselta aiheesta Alkuräjähdyksestä ikuisuuteen - maailmankaikkeuden historiaa. Esitelmän kustansi Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta. Esitelmää kuulemassa oli peräti 70 osanottajaa, mikä on Komeetan esitelmäsarjan tähänastinen ennätys.

Kaukaisten galaksien etäisyys kasvaa. Siis menneisyydessä galaksien etäisyys on ollut pienempi. Lopulta menneisyydessä maailmankaikkeuden aine on ollut yhdessä pisteessä. Tämä hetki on ollut ehkä 15 miljardia vuotta sitten. Esitelmässä tarkasteltiin, mitä on tapahtunut tämän ns. alkuräjähdyksen jälkeen.

Esitelmöitsijä korosti, että ennen alkuräjähdystä ei ollut olemassa absoluuttisesti EI MITÄÄN. Pohjan universumin kehityksen tarkastelulle loi Einsteinin Yleisen suhteellisuusteorian keksiminen vuonna 1916. Sen mukaan voi olla vain kutistuvia tai laajenevia maailmankaikkeuksia.

Edwin Hubble sai 1920-luvulla käyttöönsä silloisen maailman suurimman kaukoputken, Mount Wilson -vuoren 2,5 metrin läpimittaisen kaukoputken. Sillä hän mittasi ensimmäisenä galaksien etäisyyksiä, ja sai tulokseksi, että ne ovat selvästi oman Linnunratamme ulkopuolella. Vuonna 1929 hän sai tulokseksi, että kaukaiset galaksit etääntyvät. Hän sai myös maailmankaikkeuden iäksi kaksi miljardia vuotta. Tässä oli selvä ristiriita, sillä silloin jo tiedettiin, että maapallon ikä oli noin 4,5 miljardia vuotta. Mutta tässä oli kyse siitä, että kaukaisten galaksien etäisyyksiä oli kovin vaikea mitata.

Sitten esitelmöitsijä siirtyi tarkastelemaan maailmankaikkeuden varhaisinta historiaa alkaen 10 potenssiin -43 sekuntia. Tällöin kaikki vuorovaikutukset olivat yhtä suuria, vallitsi ns. supersymmetria. Ajanhetkellä noin 10 potenssin -35 sekuntia tapahtui suuri inflaatio, jolloin universumi laajeni nopeasti 10 potenssiin 30 -kertaiseksi. Ajanhetkellä 10 potenssiin -6 sekuntia aikaisemmin vapaat kvarkit asettuivat protoneihin ja neutroneihin. 14 sekunnin kuluttua alkoi atomien muodostuminen, joka päättyi 3 minuutin kuluttua. Tältä ajalta on peräisin se, että suurin osa aineesta on vetyä ja noin 25 % on heliumia. Ja vihdoin 300.000 vuoden kuluttua maailmankaikkeus muuttui läpinäkyväksi, jolloin voidaan sanoa että Tuli valkeus.

Esitelmöitsijä kertoi myös, että galaksien ja galaksijoukkojen liikkeet edellyttävät pimeän massan olemassaoloa. Se voisi olla esimerkiksi planeetankokoisia kappaleita, ruskeita kääpiöitä, massallisia neutriinoita, tuntemattomia heikosti vuorovaikuttavia hiukkasia, pieniä tai isoja mustia aukkoja.

Esitelmöitsijä kertoi edelleen, että Arno Penzias ja Robert Wilson löysivät vuonna 1965 kaikkialta taivaalta tulevaa 3:n kelvinin lämpötilassa olevaa taustasäteilyä. Löydöstään he saivat Nobelin palkinnon v. 1979. Tällaisen taustasäteilyn olemassaolo oli ennustettu jo 1940-luvun lopulla. COBE-satelliitti mittasi entistä tarkemmin lämpötilaksi 2,73 kelvinastetta.

Yhteenvedonomaisesti esitelmöitsijä vielä lopuksi kertasi alkuräjähdyksen perusteita. Ensinnäkin kaukaiset galaksit pakenevat, kuten Hubble jo osoitti. Toiseksi keveitä alkuaineita on juuri ennustettu määrä. Kolmanneksi oli Penziaksen ja Wilsonin löytämä taustasäteily. Ja neljänneksi COBE-satelliitti löysi pientä epätasaisuutta taustasäteilystä.

Seuraavaksi Komeetan esitelmäsarjassa esitelmöi dosentti Juhani Huovelin Helsingin yliopiston Tähtitieteen laitokselta. Hänen aiheensa on Auringon ja tähtien elämänkaari. Esitelmä pidetään Kirkkonummen kirkonkylän koulukeskuksen yläasteen auditoriossa.

Seppo Linnaluoto