1. yle.fi
  2. Uutiset
  3. tiede

Tiedemaailma jännittää: Tänään selviää, löytyivätkö gravitaatioaallot

Gravitaatio- eli painovoima-aaltojen löytyminen olisi monien mielestä vuosikymmenen tiedeuutinen. Löytö avaisi uusia tutkimuskulmia maailmankaikkeuteen.

Tietokonevisualisointi
LIGO-observatorion tutkijoiden odotetaan kertovan gravitaatioaaltojen ensimmäisistä suorista havainnoista tiedotustilaisuudessa klo 17:30.

Tiedemaailma odottaa jännittyneenä LIGO-observatorion tiedotustilaisuutta, joka järjestetään iltapäivällä Suomen aikaa Yhdysvalloissa.

Tutkijoiden odotetaan kertovan, että gravitaatio- eli painovoima-aalloista on tehty ensimmäiset suorat havainnot. Löydöstä on huhuttu jo kuukausien ajan, mutta esimerkiksi New Scientist (siirryt toiseen palveluun) -julkaisu luottaa siihen, että tällä kertaa huhuissa on vinha perä.

Vuosikymmenenkin tiedeuutiseksi kuvattua löytöä alettiin ennakoida viimeistään kuukausi sitten, kun arvostettu yhdysvaltalaiskosmologi Lawrence Krauss kertoi Twitterissä saaneensa vahvistuksen gravitaatioaaltojen löytymisestä.

Löytö ei edes olisi tavattoman yllättävä, koska jo Albert Einstein ennusti niiden olemassaolon sata vuotta sitten yleisessä suhteellisuusteoriassaan.

Tutkijoiden etsimät gravitaatioaallot ovat avaruuden värähtelyä, jota tuottavat suurimassaiset kappaleet, kuten toisiinsa yhdistyvät mustat aukot. Valon nopeudella eteneviä gravitaatioaaltoja on kuitenkin äärimmäisen vaikea havaita, koska ne aiheuttavat vain heikkoa värinää avaruudessa.

Jo yksi väärin tulkittu havainto

Vuoden 2014 alussa uutisoitiin, että gravitaatioaalloista olisi tehty havainto Etelämantereella sijaitsevalla Bicep-kaukoputkella.

Löydön tehneille tutkijoille ehdittiin jo povata Nobel-palkintoa, mutta myöhemmissä tutkimuksissa ilmeni, että kyse ei ollutkaan alkuräjähdyksen tuottamista gravitaatioaalloista, vaan ainakin suurelta osin tähtienvälisen pölyn aiheuttamasta säteilystä.

Pettymys oli suuri, koska löydön ehdittiin olettaa antavan lopullisen vahvistuksen teorialle kosmisesta inflaatiosta. Teorian mukaan maailmankaikkeus laajeni hyvin voimakkaasti alkuräjähdyksen ensihetkillä.

Inflaatioteorian mukaan gravitaatioaaltojen aiheuttaman häiriön pitäisi olla havaittavissa kaikkialta avaruudesta tulevassa taustasäteilyssä.

LIGO aloitti uuden etsintäohjelman viime syksynä

Maailmassa on viime vuosina valmistunut tai valmistumassa uusia havaintolaitteita, jotka on kehitetty nimenomaan gravitaatioaaltojen havaitsemiseksi.

Eräs tällainen on Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory eli LIGO, joka on etsinyt gravitaatioaaltoja vuosituhannen alusta lähtien. LIGO:lla on kaksi ilmaisinta, jotka sijaitsevat Yhdysvalloissa 3 000 kilometrin päässä toisistaan.

Viime syyskuussa LIGO käynnisti uuden ohjelman, joka on nyt siis mahdollisesti tuottanut tulosta.

Julkisuuteen tulleiden tietojen mukaan LIGO olisi tehnyt havaintonsa seuratessaan kahden mustan aukon yhdistymistä. Mustat aukot olivat kooltaan 29 ja 36 Auringon massaa ja ne muodostivat yhdessä mustan aukon, joka on massaltaan 62 Aurinkoa.

Euroopan avaruusjärjestön ESA:n joulukuussa 2015 avaruuten lähettämä Lisa Pathfinder satelliitti tutkii gravitaatioaaltoja. Kuva: Sven Hoppe / EPA

Syksy Räsänen: Aiemmin vain epäsuoria havaintoja

Kosmologi Syksy Räsänen Helsingin yliopistosta muistuttaa, että gravitaatioaalloista on aiemminkin tehty havaintoja, mutta ne ovat olleet epäsuoria. Niistä jopa myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 1993.

Räsänen on vakuuttunut, että gravitaatioaaltojen löytymisestä ilmoitetaan – jos ei tänään – niin ainakin lähivuosina. Lisävoimaa niiden etsimiseen tuo tulevaisuudessa Euroopan avaruusjärjestön ESA:n eLISA-havaintolaite.

Jos heilutat kättä niin siitä lähtee gravitaatioaaltoja, mutta ne ovat toivottoman heikkoja.

Kaikki kappaleet lähettävät gravitaatioaaltoja, mutta niitä etsitään Räsäsen mukaan törmäävien mustien aukkojen tai neutronitähtien kaltaisista isoista kappaleista, koska niiden aallot ovat havaittavissa.

– Jos heilutat kättä niin siitä lähtee gravitaatioaaltoja, mutta ne ovat toivottoman heikkoja.

Vuosisatojen ajan uskottiin, että esimerkiksi avaruuden kappaleet vain "tietävät", missä muut kappaleet ovat. Vasta Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria selitti, että massat vaikuttavat aika-avaruuteen ja muutokset aika-avaruudessa etenevät valon nopeudella.

Kappaleet eivät heti heti "tiedä” missä toiset kappaleet ovat, vaan aika-avaruudessa kulkee aalto, joka vie niille tiedon, Räsänen selittää.

Kyse ei kuitenkaan ole hiukkasista, jotka kulkevat aaltoina, vaan itse aika-avaruus aaltoilee, hän tarkentaa.

Vuosikymmenen tärkein tiedeuutinen – tähän mennessä

Syksy Räsäsen mielestä suora havainto gravitaatioaalloista olisi tämän vuosikymmenen toistaiseksi merkittävin tiedeuutinen, ja tärkeämpi kuin esimerkiksi Higgsin hiukkasen löytyminen muutama vuosi sitten.

Yleensä havaintomme perustuvat valoon – me näemme sitä avaruudessa. Gravitaatioaalto matkaa esteettä aineen läpi ja antaa meille kokonaan uuden näkökulman maailmankaikkeuteen, josta 90 prosenttia on pimeää ainetta ja pimeää energiaa.

Kosmologi Syksy Räsänen Ylen aamu-tv:n vieraana huhtikuussa 2015. Kuva: Yle

Räsänen itse odottaa kiinnostuneena kolmen arvoituksen selviämistä: Ensiksi, toimiiko yleinen suhteellisuusteoria hyvin vahvoissa gravitaatiokentissä, joita syntyy, kun esimerkiksi mustat aukot tärmäävät. Toiseksi, mitä tapahtui, kun galaksien keskustat sulautuivat miljardeja vuosia sitten ja niiden keskustoihin syntyi isoja mustia aukkoja.

Kolmanneksi Räsästä kiinnostaa pimeä aine ja pimeä energia. Olemme Räsäsen mukaan nähneet niiden vaikutuksen kappaleiden liikkumiseen, mutta onko niillä jotain muutakin vauikutusta, jota emme voi nähdä.

Tiedotustilaisuutta voi seurata ainakin Yle Areenasta.