Pimeä aine kiehtoo, pelottaa ja kiihottaa mielikuvitusta. Pimeä aine pakottaa ihmisen hyväksymään, että maailmassa on sellaista, mitä aistihavaintojen perusteella ei ole.
Mikäli pimeää ainetta on olemassa.
Mikkolan Navetalla järjestettävässä Totuuden kaleidoskooppi -tapahtumasarjassa luennoinut alkeishiukkasfyysikko, dosentti Syksy Räsänen kertoi teoriasta, jonka mukaan 80 prosenttia maailmankaikkeuden massasta on pimeää ainetta. Se tarkoittaa, että jos näkyvä aine poistettaisiin, suurin osa maailmankaikkeutta jäisi joka tapauksessa paikoilleen.
Tämä aavemaiselta vaikuttava näkymätön aine on tiheydeltään harvaa, se vuorovaikuttaa vain äärimmäisen heikosti valon tai muiden aineiden kanssa, sillä ei ole sähkövarausta, eikä sitä voi havaita millään ihmisen aistilla eikä tähän mennessä täysin aukottomasti millään tieteellisellä tutkimusmenetelmälläkään. Oletetaan, että sitä kulkee lävitsemme joka hetki ilman että tiedämme siitä mitään.
Syksy Räsäsen luento veti Navetan luentotilan täyteen väkeä lämpimänä heinäkuisena perjantai-iltana. Luennon päätyttyä yleisön kysymysten tulva jatkui katkeamatta, kunnes Outi Nummen täytyi puheenjohtajan ominaisuudessa pysäyttää se.
Räsäsen luento oli yksi näkökulma siihen, mitä tiede kertoo totuudesta.
Tähdet ja galaksit kurissa
Alkeishiukkasfyysikot ovat jo vuosikymmenien ajan keränneet havaintoja, jotka pimeä aine voi selittää. Nykyään aineen olemassaolosta ollaan
jokseenkin varmoja, mutta sen hiukkasta etsitään koko ajan monin tavoin.
– Hiukkanen voidaan löytää nopeasti tai se voi viedä vielä kauan. Pimeän aineen olemassaolo ei enää olekaan keskeinen kysymys, vaan sen ominaisuudet, Syksy Räsänen kertoi.
Hypoteesina pimeä aine on ollut olemassa jo pian sata vuotta. Termiä käytti ensimmäisen kerran hollantilainen Jacobus Kapteyn vuonna 1922. Hän teki havaintoja galaksien liikkeistä. Vuonna 1933 sveitsiläinen tutkija Fritz Zwicky puolestaan havaitsi galaksien liikkuvan liian nopeasti Coma-galaksiryppäässä, mitä pidetään jo varmana havaintona pimeän aineen olemassaolosta.
1970-luvulla pystyttiin kiistattomasti osoittamaan, että maailmankaikkeudessa on ainetta, jota ei näy, ja että se koostuu hiukkasista. Pimeä aine selittää muun muassa sen, miten tähdet pysyvät galakseissa ja galaksit koossa omissa ryppäissään. Näkyvän aineen vetovoimaa ei ole tarpeeksi pitämään niitä järjestyksessä.
– Ainoa muu selitys tälle kuin pimeä aine on, että gravitaatiolaki on erilainen kuin on luultu. Se taas tarkoittaisi, että yleinen suhteellisuusteoria ei päde galaksien ja kosmologian mittakaavassa, Syksy Räsänen sanoi.
Kiivas tutkimus käynnissä
Tutkijat ympäri maailman pyrkivät kaiken aikaa jäljittämään merkkejä pimeän aineen olemassaolosta. Osa uskoo jo todistaneensa sen, mutta teoriaa ei ole vahvistettu riittävän monilla tuloksilla.
Esimerkiksi Sveitsissä CERN-laboratoriossa, missä Räsänen itsekin on työskennellyt, yritetään tavoittaa uusia havaintoja pimeästä aineesta LHC-kiihdyttimen kautta.
Gravitaatiolinssi eli kappale, joka painovoimallaan taittaa kauempana olevan kohteen valoa ja voimistaa sitä, on yksi esimerkki, jolla on tutkittu pimeän aineen olemassaoloa.
Tähdet, planeetat, kokonaiset galaksit tai galaksiryppäät voivat toimia gravitaatiolinsseinä. Niihin liittyvän massan määrän voi laskea kuvasta, jonka linssi näyttää takanaan olevasta kohteesta. Jos valo taittuu enemmän kuin valon tiellä näkyvä massa osoittaisi, välissä täytyy olla jotakin muuta ei-näkyvää ainetta.
Pimeää ainetta ei pidä sekoittaa mustaan aukkoon. Musta aukko syntyy, kun tarpeeksi paljon ainetta pakkautuu pieneen tilaan esimerkiksi tähden romahduksessa. Musta aukko ei ole pimeää ainetta eikä pimeästä aineesta synny mustia aukkoja. Sen sijaan musta aukko voi imeä pimeää ainetta, koska gravitaatio eli painovoima vaikuttaa myös pimeään aineeseen.
Lopullista totuutta ei ole
Maailmankaikkeudesta tiedetään, että se laajenee, ja melko varmana totuutena voidaan pitää, että suurin osa sen massasta on meille tuntematonta pimeää ainetta.
Räsäsen luentoa havainnollistavat elokuvat näyttivät, miten maailmankaikkeuden alkuhämärässä näkymätön ja näkyvä aine olivat sekoittuneet melko tasaisesti keskenään. Ajan kuluessa gravitaation vaikutuksesta näkyvä aine alkoi kokoontua tihentymiksi ja muodostaa yhä tiiviimpiä kappaleita, jotka muodostivat yhdessä ellipsin muotoisia galakseja.
Pimeän aineen oletetaan ikään kuin verhonneen ne ulkopuolelta, niin että jokaista galaksia ympäröi näkymätön kerros, joka kuitenkin on todellista hiukkasista koostuvaa ainetta.
Elämme siis galaksissamme pimeän aineen muodostamassa ”hupussa”, mutta pimeää ainetta oletetaan olevan myös kaikkialla näkyvän aineen seassa, tosin luonnollisesti vähemmän kuin niillä alueilla maailmankaikkeutta, joissa ei ole näkyvää ainetta.
Ihmisiä kiehtoo aina kysymys, onko maailmankaikkeus äärellinen vai ääretön. Tai onko maailmankaikkeuksia enemmän kuin yksi tai onko niitä äärettömästi? Niihin tieteellä ei ole ratkaisua.
Syksy Räsänen muistutti, että tiede etsii kysymyksiin vastausta, joka on niin lähellä totuutta kuin mahdollista. Tiede ei kuitenkaan kerro yksiselitteistä totuutta. Kaikki tieteessä voidaan kyseenalaistaa ja kaikesta voidaan luoda uusia teorioita uuden saavutetun tiedon pohjalta.
Siksi tieteen vastaus on, että lopullista totuutta ei ole; voidaan osoittaa vain pienin mahdollinen epävarmuus.
