Kosmologia|Tyhjiöteoria ratkaisisi ison kosmologian kriisin. Teoria on uskottava ja yksinkertainen, arvioi Kari Enqvist.
Lue tiivistelmä
Tiivistelmä on tekoälyn tekemä ja ihmisen tarkistama.
Brittiläisen Portsmouthin yliopiston tutkimus ehdottaa, että Linnunrata lähigalakseineen sijaitsee valtavassa kosmisessa tyhjiössä.
Tyhjiöteoria voisi ratkaista kosmologian Hubble-kriisin, jossa maailmankaikkeus näyttää laajenevan eri nopeuksilla eri etäisyyksillä.
Helsingin yliopiston emeritusprofessori Kari Enqvist pitää teoriaa uskottavana ja yksinkertaisena, mutta sen varmistaminen vaatii lisätutkimuksia.
Maapalloa ympäröivä avaruus saattaa olla poikkeuksellisen tyhjä maailmankaikkeuden kolkka, ehdottaa brittitutkimus.
Koko Linnunrata lähigalakseineen voi sijaita eräänlaisessa kosmisessa tyhjiössä, jossa aine on tavanomaista harvemmassa. Läpimitaltaan tämä tyhjiö olisi jopa satoja miljoonia valovuosia.
Jos tyhjiöteoria pitää paikkansa, se voisi ratkaista yhden kosmologian suurimmista ongelmista. Maailmankaikkeus näyttää nimittäin laajenevan nopeammin lähialueillamme kuin kauempana avaruudessa.
”Yksi ratkaisu tähän ristiriitaan on se, että galaksimme sijaitsee lähellä suuren, paikallisen tyhjiön keskustaa”, selittää tutkimuksen pääkirjoittaja, brittiläisen Portsmouthin yliopiston tutkijatohtori Indranil Banik.
Hän esitteli tutkimustuloksiaan Royal Astronomical Societyn kansallisessa tähtitieteen konferenssissa.
Ristiriitaa kutsutaan myös Hubble-kriisiksi. Yhdysvaltalainen tähtitieteilijä Edwin Hubble havaitsi sata vuotta sitten, että galaksit liikkuvat meistä poispäin – toisin sanoen maailmankaikkeus laajenee.
Sen jälkeen tähtitieteilijät ovat yrittäneet mitata, kuinka nopeaa tämä laajeneminen on. Yhteisymmärrystä ei ole vieläkään löytynyt, koska eri mittausmenetelmät tuottavat erilaisia arvoja.
”Vielä parikymmentä vuotta sitten ajateltiin, että kyse on mittausten epätarkkuudesta ja että ajan myötä arvot lähenevät toisiaan. Mutta niin ei käynyt”, sanoo Helsingin yliopiston teoreettisen fysiikan emeritusprofessori Kari Enqvist.
Hänen mukaansa kriisiä on koetettu ratkoa niin uusilla pimeän aineen hiukkasilla, pimeän energian muutoksilla kuin pimeällä säteilyllä. On jopa pohdittu, pitäisikö Albert Einsteinin yhtälöitä panna uusiksi.
Enqvistin mukaan nyt esitelty tyhjiöteoria on paitsi uskottava myös yksinkertainen. Se ei vaadi uusia hiukkasia tai teorioita saati standardimallin myllertämistä.
”Olisihan se helpottavaa, jos ongelma tällä tavalla ratkeaisi.”
Ajatus paikallisesta tyhjiöstä ei ole uusi, mutta sen todistaminen on ollut vaikeaa.
Banik kollegoineen tarkasteli niin sanottuja baryonisia akustisia värähtelyjä. Ne ovat alkuräjähdyksen aiheuttamia paineaallon heilahteluja, alkuräjähdyksen ”ääniä”.
Ääniaallot kulkivat varhaisen maailmankaikkeuden kuumassa plasmassa, joka jäähtyi ja tiivistyi tähdiksi ja galakseiksi. Aineen tiivistymät näkyvät mittauksissa värähtelyinä. Niitä mittaamalla voi saada käsityksen aineen jakautumisesta universumissa.
Tutkimuksessa analysoitiin mittauksia 20 viime vuoden ajalta. Ne kaikki tukivat teoriaa, jonka mukaan lähiavaruudessamme on vähemmän ainetta kuin universumissa keskimäärin.
Paikallinen tyhjiö on kuin kupla, jonka ulkopuolella galakseja on tiheämmässä. Galaksien painovoima kiskoo ainetta tyhjiöstä ja tekee siitä entistä tyhjemmän. Kuplasta käsin näyttää siltä kuin avaruus venyisi altamme pois. Tämä selittäisi, miksi lähiavaruutemme näyttää laajenevan kaukaista kosmosta nopeammin.
Ongelma on, että nykykäsityksen mukaan maailmankaikkeuden pitäisi olla suhteellisen tasainen.
Hubble-kriisin ratkaiseminen vaatisi, että tyhjiömme olisi satojen miljoonien valovuosien laajuinen. Ainetta siellä pitäisi olla 20 prosenttia tavallista vähemmän.
”Näin suuren tyhjiön syntyminen on epätodennäköistä, mutta ei toki mahdotonta”, Enqvist sanoo.
Vaikka tutkimus on Enqvistin mielestä lupaava, teorian varmistaminen vaatii vielä paljon työtä. Hän kääntäisi katseensa supernoviin, joiden avulla maailmankaikkeuden laajenemista on aikaisemmin mitattu.
Puhutaan ”vakiokynttilöistä” eli taivaankappaleista, joiden kirkkaus tunnetaan tarkasti. Kirkkauden perusteella voidaan laskea kappaleen etäisyys, ja valon spektrin punasiirtymä kertoo, kuinka paljon universumi on valon kulkuaikana laajentunut.
Supernovat ovat siis ikään kuin kosminen mittanauha, jolla maailmankaikkeuden laajenemista voi seurata.
”Pitäisi selvittää, onko nopea laajeneminen vain paikallinen ilmiö, joka katoaa kauemmas katsottaessa. Vai löytyykö vielä muita tekijöitä, jotka voisivat vaikuttaa”, Enqvist sanoo.
Tutkimus julkaistiin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä.
Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2025.