Kosmologi Syksy Räsänen neutronitähtien törmäyksestä: Saamme tietoa alkuaineista ja suhteellisuusteoriasta

Ensimmäistä kertaa havaittiin gravitaatioaallot ja valosignaali. Havainnot auttavat mittaamaan maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta.

neutronitähdet
Viiden kuvan yhdistelmä NGC 4993 -galaksin teleskooppikuvista.
Neutronitähtien törmäyksestä purkautuva valo NGC 4993 -galaksissa viiden eri teleskoopi kuvaamana.AFP

Perjantaina kerrottiin avaruustutkimuksen uudesta virstanpylväästä: tutkijat havaitsivat 17. elokuuta tänä kesänä gravitaatioaaltoja ja näkyvää valoa kahden neutronitähden törmäyksestä.

Törmäys tapahtui noin 130 miljoonaa vuotta sitten Vesikäärmeen tähdistön galaksissa NGC 4993.

Havainto kohahdutti avaruustieteilijöitä, jotka pitivät asiasta tiedotustilaisuuden useassa paikassa Yhdysvalloissa ja Euroopassa yhtä aikaa.

– Tämä mahdollistaa aivan uudenlaisia tutkimuksia, koska nyt voidaan nähdä sama ilmiö monella erilaisella tavalla, sanoo kosmologi ja Helsingin yliopiston teoreettisen fysiikan lehtori Syksy Räsänen.

Syksy Räsänen
Syksy RäsänenJukka Lintinen / Yle

– Tämä on ensimmäinen kerta, kun on havaittu gravitaatioaaltoja törmäyksistä, jossa on mukana ainakin yksi ja luultavasti kaksi neutronitähteä, eli kappaleita, joilla on monimutkainen rakenne. Tämän takia siitä tulee myös valoa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun on nähty gravitaatioaaltosignaali ja valosignaali.

Ei radikaalia uutta tietoa

Räsäsen mukaan havainnossa ei ole varsinaisesti mitään radikaalisti uutta. Joitain odottamatonta sentään: esimerkiksi neutronitähtien törmäyksestä purkautunut valo oli ennakoitua vähäisempää.

Hyötyjä havainnosta on hänen mukaansa useita.

– Esimerkiksi tällä voi testata maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta, tällä voi testata sitä, kuvaako yleinen suhteellisuusteoria gravitaatiota oikein ja tällä voi testata neutronitähtien rakennetta.

Lisätietoa suhteellisuusteoriaan

Räsänen huomauttaa, että Albert Einsteinin vuonna 1915 esittämä suhteellisuusteoria on eräänlainen approksimaatio, epätäsmällinen esitys, aiheesta.

– Me tiedämme, että se ei ole lopullinen sana. Gravitaatioaaltojen ja sähkömagneettisten signaalien yhdistäminen on yksi parhaita tapoja yrittää nähdä yleisen suhteellisuusteorian tuolle puolen, koska olosuhteet, joissa törmäykset tapahtuvat, ovat niin äärimmäisiä.

Räsänen sanoo, että havainnoissa on kyse hyvin perustavanlaatuisesta fysiikasta.

– Syy tähän tutkimukseen on, että voisimme ymmärtää maailmankaikkeutta paremmin. Että voitaisiin ymmärtää paremmin, mistä raskaat alkuaineet syntyvät. Tämä esimerkiksi antaa lisävahvistusta sille, että raskaat alkuaineet, kuten kulta ja platina, syntyvät neutronitähtien törmäyksessä, Räsänen kertoo.

Uusi ikkuna havaitsemiseen

– Gravitaatioaaltojen havaitseminen avasi aivan uuden ikkunan maailmankaikkeuden havaitsemiseen. Pystytään näkemään signaaleja, jotka eivät ole valoa ja se, että pystytään yhdistämään gravitaatioaallot näkyvään valoon, avaa aivan uuden tutkimuskentän.

Tällä Räsänen tarkoittaa sitä, että ilmiöitä ja tapahtumia voidaan tarkastella eri aikakausina, kun eri aallot –painovoima-aallot, gammasäteet, näkyvä valo ja infrapunavalo – saapuvat eri aikaan.

Myös maailmankaikkeuden laajenemisen nopeutta voitaneen tulevaisuudessa mitata uusien havaintojen perusteella tarkemmin. Vielä havainnot eivät tuoneet uutta tietoa, sillä marginaalit ovat niin isoja, että nyt saadut tulokset sopivat vallalla oleviin käsityksiin. Räsäsen mukaan nyt havaitun kaltaiset, uudet tulokset tuottavat kuitenkin yhä tarkempaa tietoa.

Kenties joku päivä saamme tietää, millaista haipakkaa avaruus meitä pakenee – ja me sitä.