Kosmokseen kirjoitettua

Mittatikun nokassa

10.9.2026 klo 15.44, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Kesä-heinäkuussa lehdistä saattoi lukea mullistavasta löydöstä: maailmankaikkeus ei olekaan samanlainen kaikkialla. Taustalla oli Nature-lehdessä julkaistu tutkimus, jonka oli tehnyt vanha tuttuni Francesco Sylos Labini yhdessä Marco Galoppon kanssa.

Sylos Labini & Galoppo väittivät, että DESI–teleskoopin havaintojen mukaan galaksien jakauma on erilainen eri puolilla maailmankaikkeutta. Jos tämä olisi totta, kyseessä olisi vuosikymmenen läpimurto.

Kosmologit puhuvat asiasta nimeltä kosmologinen periaate. Sen mukaan maailmankaikkeus on tilastollisesti samanlainen joka suunnassa ja joka paikassa. Fyysikot käyttävät usein sanaa periaate silloin kun eivät muuten osaa perustella jotain. Näin oli aikoinaan myös kosmologisen periaatteen kohdalla, jota on muodossa tai toisessa käytetty 1920-luvulta alkaen, ennen kuin edes tiedettiin, että on olemassa muita galakseja kuin oma Linnunratamme. Nykyään tilanne on toinen: 1980-luvulta eteenpäin se on ollut teorian ennustus, jonka havainnot ovat varmentaneet.

Kosminen inflaatio ennustaa, että maailmankaikkeus oli nuorena hyvin samanlainen joka paikassa. Poikkeamat aineen tiheydessä, lämpötilassa, laajenemisnopeudessa ja niin edelleen olivat vain sadastuhannesosan kokoisia. Lisäksi inflaatio ennustaa, että poikkeamat ovat tilastollisesti samanlaisia kaikkialla, joten kun ne kasvavat ja muodostavat galakseja, galaksien jakauma on isossa mittakaavassa (nykyään noin 500 miljoonaa valovuotta isommilla etäisyyksillä) samanlainen kaikkialla.

Havainnot ovat olleet enimmäkseen sopusoinnussa tämän ennustuksen kanssa (vaikka onkin ainakin yksi selittämätön poikkeama). Jos näin ei olisi, se muuttaisi käsityksemme sekä nykymaailmankaikkeudesta että siitä mitä varhaisina aikoina on tapahtunut. Tämä olisi hienoa, mutta valitettavasti vallankumous ei alkanut viime kesänä.

Ystäväni Till Sawala on maailmankaikkeuden ison (ja vähän pienemmänkin) mittakaavan rakenteen asiantuntija. Till puhui Sylos Labinin & Galoppon artikkelista viime perjantaina Helsingin yliopiston astrofysiikan seminaarissa.

Till huomasi Nature-artikkelin kaksi päivää sen ilmestymisen jälkeen, ja hänen silmäänsä pisti heti, että siinä väitetty poikkeama oli niin iso, että muiden olisi pitänyt havaita se jo aiemmin. Till aloitti etsiväntyön: hän analysoi havaintoja ja simulaatioita, vertasi niitä Sylos Labinin & Galoppon tuloksiin, sähköpostitteli heille ja muille kollegoille, ja johtolankoja seuraamalla löysi virheen parissa päivässä.

Sylos Labini & Galoppo olivat sekoittaneet kaksi kosmologiassa käytettyä etäisyyden käsitettä. Yksi mittaa kohteiden etäisyyttä avaruudessa, toinen niiden kirkkautta. Joskus raportoidaan yksi etäisyys, joskus taas toinen. Lisäksi heiltä puuttui yksi etäisyyksien määrittelyyn liittyvä vakio. Kosmologi Sesh Nadathur myös huomautti, että he olivat verranneet havaintoja galakseista simulaatioihin pimeästä aineesta, vaikka pitäisi aina verrata samaa asiaa havainnoissa ja simulaatioissa.

Kuudessa päivässä Till sai analyysin valmiiksi ja osoitti miten virheen korjaamisen jälkeen DESI-havainnot sopivat täysin yhteen teorian kanssa. Hän lähetti artikkelinsa joidenkin arvostamaan Nature-lehteen, jossa alkuperäinen tutkimus oli julkaistu. Nature ei kuitenkaan hyväksynyt sitä julkaistavaksi; tutkimus hyväksyttiin alan tutkijoiden arvostamaan astrofysiikan lehteen.

Sylos Labini on ison mittakaavan rakenteen tilastollisten menetelmien asiantuntija, ja hänen ja Galoppon artikkelin tilastollinen osuus on paikkansapitävä (he ovat itse asiassa varovaisia sen suhteen, miten poikkeuksellisesta löydöstä olisi kyse). Heidän virheensä ei johtunut tilastollisten menetelmien väärinkäytöstä (vaikka se on tavallista) eikä kommelluksista monimutkaisen teorian kanssa, vaan yksinkertaisesta väärinkäsityksestä siitä, minkä etäisyysmitan mukaiset luvut DESI-projekti on galakseille raportoinut.

Kosmologit yleensä laittavat artikkelinsa ensin avoimeen arXiv-tietokantaan, odottavat jonkin aikaa kommentteja ja tarjoavat sitä sitten vasta julkaistavaksi. Sylos Labinin & Galoppon artikkeli sen sijaan ilmestyi suoraan Naturessa. Astrofysiikassa toimitaan joskus näin, ja joillakin aloilla vertaisarvioimattoman tutkimuksen julkaisemista jopa vastustetaan periaatteesta. Ajatuksen taustalla lienee kuvitelma siitä, että vain vertaisarvioijat takaavat tutkimuksen laadun.

Todellisuudessa tulosten paikkansapitävyyden arvioi laaja tiedeyhteisö, ei vain yksi tai kaksi anonyymiä vertaisarvioijaa. Esimerkiksi vuoden 2014 virheellinen väite gravitaatioaaltojen havaitsemisesta kumottiin siten, että analyysi ja data oli julkista, joten tutkijat saattoivat paikallistaa ongelman.

Kuten Till puheessaan sanoi, artikkeleiden laittaminen ensin arXiviin voi pelastaa tutkijat noloilta mokilta, koska muut voivat huomauttaa heille virheistä ennen kuin ne leviävät lehtiin ympäri maailmaa. Arvioita voi kysyä jo etukäteen, ja Till kehottikin jakamaan tutkimustuloksia muiden kanssa jo ennen niiden julkistamista – erityisesti sellaisten kollegoiden, jotka ovat eri mieltä asioista, koska he ovat kärkkäämpiä huomaamaan virheitä.

Suurin osa väitetyistä poikkeamista teorian ja havaintojen välillä kaatuu nopeasti, osa kestää pitkään (ks. täällä, täällä ja täällä) ja kenties lopulta muuttuu löydöiksi.