Pöly on laskeutunut

25.9.2014 klo 18.25, kirjoittaja
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Maanantaina 22.9. Planck-tutkimusryhmä julkisti tuloksensa Linnunradan pölyn lähettämistä mikroaalloista. Kosmologian näkökulmasta Linnunrata on vain ikkunassa olevaa likaa, joka haittaa kauas näkemistä. Niinpä havainnot galaksimme pölystä eivät yleensä juuri kiinnosta kosmologeja. Planckin uusia tuloksia on kuitenkin odotettu innolla maaliskuusta asti, jolloin BICEP2-tutkimusryhmä väitti löytäneensä gravitaatioaaltojen sormenjäljen kosmisessa mikroaaltotaustassa. Mielenkiinnon syynä on se, että kosmisen signaalin erottelemiseksi havainnoista täytyy tuntea Linnunradasta tuleva kohina tarkkaan.

Käsittelin jokusessa merkinnässä BICEP2:n havaintojen tulkintaa, sekä epävarmuutta siitä, pitääkö tulos paikkansa. Ensimmäisessä merkinnässäni kirjoitin, että ”tulos on merkittävämpi kuin Higgsin löytäminen, mutta siihen pitää myös suhtautua varovaisesti: pöly ei ole vielä laskeutunut” ja että ”on syytä odottaa muiden ryhmien analyysejä BICEPin datasta ja Planck-satelliitin tuloksia ennen kuin jättää konditionaalit pois”.

Konditionaalit olivat paikallaan. Lyhyesti sanottuna, Planckin uuden tutkimuksen mukaan BICEP2:n katsoman taivaan osan pölyn lähettämistä mikroaalloista syntyy juuri sellainen kuvio minkä BICEP2 näki. Planckin tulokset ovat saaneet asianmukaisesti huomiota, mainitsen useista kirjoituksista vain Naturen artikkelin ja yhteistyökumppanini Sesh Nadathurin blogimerkinnän, joista jälkimmäinen on selkein näkemäni selostus aiheesta.

BICEP2-teleskooppi oli erikoistunut laite, joka oli suunniteltu mittaamaan mikroaaltojen polarisaatiota tietyllä aallonpituudella tietyssä kohtaa taivasta. (Jonkinlainen selitys siitä, mitä polarisaatio on, löytyy täältä.) BICEP2:n valttina oli se, että se keskittyi sellaiseen kaistaan taivasta, jonka pölystä odotettiin tulevan erityisen vähän polarisoitunutta säteilyä. Koeryhmällä ei kuitenkaan ollut luotettavia karttoja siitä, paljonko polarisoitunutta säteilyä Linnunradan eri puolilta tulee. Planckin tulokset osoittavat nyt, että mikään osa taivasta ei ole niin puhdas, että pölyn voisi jättää huomiotta.

Planck esitti myös arvion siitä, paljonko pölystä tulee polarisoitunutta säteilyä juuri BICEP2:n katsomalla alueella. Tämän tekeminen ei ole aivan suoraviivaista, koska toisin kuin BICEP2, Planck-satelliitti oli yleislaite, joka mittasi valon kirkkautta ja polarisaatiota yhdeksällä aallonpituudella koko taivaalla. Planck ei pysty suoraan toistamaan BICEP2:n polarisaatiomittausta yhtä suurella tarkkuudella.

Planck-ryhmä käytti sen sijaan hyväksi sitä, että Planck näkee lyhyempiä aallonpituuksia kuin BICEP2, ja pölystä tulee lyhyemmillä aallonpituuksilla enemmän polarisoitunutta säteilyä. Ryhmä sai tehtyä kartan pölyn lähettämästä polarisoituneesta säteilystä taivaan eri puolilla, mukaan lukien BICEP2:n katsomalla alueella, mutta eri taajuudella kuin mitä BICEP2 mittasi. Sitten ryhmä selvitti eri taajuuksien välisen polarisaatiosignaalin välisen suhteen ympäri taivasta. Jos oletetaan, että BICEP2:n valitsemassa alueessa tämä suhde ei merkittävästi poikkea siitä, mitä se on taivaalla keskimäärin, niin saadaan arvio alueen pölyn lähettämästä polarisoituneesta valosta BICEP2:n näkemällä aallonpituudella.

Tulos näyttää juuri siltä, mitä BICEP2 oikeasti näki. Toisin sanoen, BICEP2:n havaintojen selittämiseen ei tarvita gravitaatioaaltoja, Linnunradan pöly riittää.

Tämä ei todista, että BICEP2 ei olisi nähnyt gravitaatioaaltoja, vain sen, että niistä ei ole mitään todisteita. Asian varmistamiseksi BICEP-ryhmä tekee paraikaa uusia mittauksia kahdella aallonpituudella (ja on laajentamassa kolmanteen), ja työskentelee Planck-ryhmän kanssa havaintojen yhdistämiseksi. Lisätietoja on luvassa marraskuussa Planckin julkistaessa lisää havaintojaan, mutta lopullista selvyyttä ei ehkä saada vielä silloin.

BICEP2:n väite herätti intoa kosmologien keskuudessa: BICEP2:n  ja Planckin tulosten julkistamisen välisen puolen vuoden aikana tuli julki lähes 700 artikkelia, joissa viitataan BICEP2:n artikkeliin. Huomattava osa niistä käsitteli BICEP2:n tulosten teoreettista tulkintaa olettaen, että ne ovat oikein. Epäilyjä oli jo ennen Planckin tämän viikon tuloksia, ja niiden myötä innostus on kaikonnut. BICEP2 ei silti ollut turha koe, sen havainnot rajoittavat esimerkiksi mahdollisten kosmisten säikeiden ja magneettikenttien ominaisuuksia.

Kuten mainitsin mikroaaltotaustan kylmästä läikästä kirjoittaessani, se että jotkut esittävät tehneensä havainnon tai teoreettisen löydön, jota muut sitten yrittävät kumota tai varmentaa, on tavallista tieteen tekemistä. Tieteen luotettavuus ei perustu siihen, että tieteilijät olisivat niin nerokkaita ja huolellisia, että he esittäisivät vain paikkansapitäviä väitteitä, vaan siihen, että tiedeyhteisö suhtautuu kaikkiin väitteisiin kriittisesti, joten virheelliset saadaan karsittua pois.

Avainasemassa on se, että muilla on mahdollisuus päästä käsiksi alkuperäisiin laskuihin ja havaintoihin sekä tehdä omia havaintojaan. Sillä, että tieteelliset artikkelit käyvät läpi vertaisarvioinnin, on vähäisempi rooli. Artikkelin julkaiseminen on laatuleima, joka kertoo, että yhden tai kahden vertaisarvioijan mielestä artikkelissa ei ole ilmeisiä virheitä. Jos tulokset eivät ole ilmeisen väärin, niiden oikeellisuus tarkistetaan kuitenkin pääosin tiedeyhteisön toimesta, ei parin kustannustoimittajan valitseman henkilön. BICEP2-ryhmän artikkelin julkaistu versio erosi merkittävästi alunperin julkistetusta versiosta siten, että siinä ei enää väitetty, että on havaittu gravitaatioaaltoja. Tähän kuitenkin luultavasti vaikutti se, että kritiikkiä oli jo esitetty muissa artikkeleissa, joihin julkaistussa versiossa viitataankin.

Kenties voidaan tosin sanoa, että lehdistötilaisuuksien kanssa olisi syytä olla huolellisempi, eikä sanoa tulosta varmaksi ennen kuin muut ovat sen tarkistaneet. On tavallista, että suurelle yleisölle mainostetaan löytöjä ennen kuin tiedeyhteisö on niistä vakuuttunut. Vastakkaisiakin esimerkkejä on: Higgsin kohdalla oltiin suorastaan kohtuuttoman varovaisia sen suhteen, koska hiukkanen julistettiin löydetyksi ja milloin sitä alettiin kutsumaan Higgsin hiukkaseksi.

Päivitys (25/09/14): Mainitsen vielä Resonaancesin ja Telescoperin blogimerkinnät aiheesta.

6 kommenttia “Pöly on laskeutunut”

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *