|
Suhteellista ... mutta emme tiedä
BUT oli Britannian tiedeviikon 2005 kenties mieleenpainuvin sana. Se lausuttiin yllättävän monta kertaa. "Mutta me emme tiedä mitä se itse asiassa on". Näin sanottiin avaruuden pimeästä aineesta ja pimeästä energiasta. Entä painovoima ja suhteellisuus, epäilyä tiedon rajojen suhteen vilahteli muissakin asioissa. Kenties maailma on tietämisen suhteen kaikkea muuta kuin valmis. Kenties ollaan vasta tietämisen alkuaskeleilla.
Referaatteja Britannian tiedeviikon 2005 esitelmistä:
Michael Kramer: Voimakkaat painovoimakentät, suhteellisuusteorian rajat
Yleistä suhteellisuusteoriaa on testattu suhteellisten pienten massojen ja heikkojen painovoimakenttien oloissa. Tämän takia mikään testi aurinkokunnan puitteissa ei ole riittävä huomioimaan yleisen suhteellisuuden kaikkia aspekteja... Huolimatta Einsteinin teorian luotettavasta menestyksestä näiltä osin, meidän on oltava avoimia sille mahdollisuudelle että yleinen suhteellisuus ei ole oikea painovoiman teoria kaiken kaikkiaan ja että yhteensopimattomuudet teorian ja havaintojen välillä tulevat esiin vain voimakkaiden painovoimakenttien oloissa. Todellakin, on kehitelty vaihtoehtoisia teorioita, jotka eroavat yleisestä suhteellisuudesta tuottaen identtisiä tuloksia aurinkokunnassa tehtyissä kokeissa mutta ennustaen erilaisia tuloksia voimakkaisiin painovoimakenttiin.
Mustat aukot ovat vaikeita havaita, niinpä neutronitähdet luovat parhaat yleisen suhteellisuuden testit. Monet niistä lähettävät radiosäteilyä magneettisten akseleidensa suunnassa ja pyöriessään ne toimivat kosmisina valonlähteinä (lighthouse)... Kahden neutronitähden kiertäessä toisiaan... syntyy eräänlaisia "painovoima-aaltoja". Aallot vievät energiaa minkä takia kaksi tähteä lähestyvät toisiaan erittäin hitaasti. Australiassa sijaitsevalla radioteleskoopilla löydettiin vuonna 2003 ensimmäinen kaksoispulsari.
Tavoitteena on löytää lisää äärimmäisiä systeemejä jotka laajentavat rajoja joihin saakka uskomme yleisen suhteellisuuden pätevän.
Sheila Rowan: Gravitaatioaallot - uusi ikkuna universumiin?
Gravitaatioaaltoja ei ole koskaan havaittu, mutta epäsuoraa havaintoa niiden olemassaolosta on saatu mittaamalla niiden säteilyn vaikutusta kaksoispulsareissa.
Gravitaatiosäteilyn löytäminen ja tutkiminen avaa universumiin uuden ikkunan. Se saattaa paljastaa aivan uusia löytöjä samaan tapaan kuin radio- ja gammasäteilyyn perustuva tähtitiede. ESA ja NASA suunnittelevat avaruudessa toimivaa gravitaatioaaltojen ilmaisinta LISAa. Siinä kolme avaruusalusta muodostaa kolmion sivuiltaan 5 miljoonaa kilometriä...
Meghan Gray: Painovoimalinssit ja pimeän aineen kosminen verkko
Gravitaatiolinsseillä havainnoidaan univesumin pimeää puolta. Niillä voidaan havainnoida avaruuden etäisiä kohteita ja jäljittää pimeää ainetta. Näkyvät kohteet edustavat alle 10 % avaruuden massasta. loppu on mystistä 'pimeää ainetta'. Emme tarkalleen tiedä mitä tämä pimeä aine on: sen määrittely on hiukkasfyysikoiden työnä. Toisaalta, satojen miljoonien valovuosien mittakaavassa tähtitieteilijät pystyvät vastaamaan kysymyksiin: paljonko pimeää ainetta on ja missä se on.
Pimeä aine ei vuorovaikuta 'normaalin' aineen kanssa, se ei myöskään lähetä tai absorboi sähkömagneettista säteilyä. Nämä ominaisuudet tekevät sen näkymättömäksi tavallisille teleskoopeille. Kuitenkin voimme havaita sen mittaamalla sellaisten asioiden gravitaatiovaikutuksia, jotka voimme nähdä, jopa valonsäteitä. Suhteellisuus kertoo meille, että kaukaisista galakseista saapuvat fotonit voivat .... niiden ohittaessa massiivisia objekteja matkallaan teleskooppeihimme. Näemme kosmisen illuusion jossa normaalien galaksien kuvat venyvät ja vääristyvät massiivisten objektien gravitaatiokentässä.
Mittaamalla kuinka vääristyneitä kaukaisten galaksien kuvat ovat, voimme määritellä paljonko massaa (normaalia tai pimeää) on aiheuttamassa linssivaikutusta. Voimme punnita miljardien valovuosien päässäsijaitsevia objekteja yksinkertaisesti ottamalla siitä kuvan.
Viime vuosikymmeninä gravitaatiolinssistä on tullut yksi eleganteimmista ja monikäyttöisimmistä keinoista pimeän aineen löytämiseksi ja kartoittamiseksi universumin mittakaavassa. Sillä voidaan ... punnita galakseja, galaksijoukkoja, todeta niiden pimeäainesisältö ja jopa kartoittaa pimeän aineen diffuusi kosminen verkko koko maailmankaikkeudessa. Massiiviset galaksijoukot toimivat kosmisina gravitaatioteleskooppeina. Ne kertovat myös koko maailmankaikkeuden perustavista parametreista. Nämä parametrit sisältävät aineen (pimeä ja näkyvä) kokonaismäärän ja ... Vielä kiehtovimpia ovat näkymät mitata 'pimeää energiaa' linssien avulla. Taaskaan me emme tarkalleen tiedä mikä muoto pimeällä energialla on. Kuitenkin havainnot maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtyvyydestä näyttävät osoittavan että sitä on ja se puskee avaruutta yhä kiihtyvään laajenemisvauhtiin. Linssitutkimus antaa keinon mitata tarkasti pimeän energian vaikutusta.
Kuvattu tutkimus käsittelee universumin perustavimpia kysymyksiä: mistä se koostuu, miksi se nöyttää sellaiselta kuin näyttää. Linssitutkimus liittyy tieteen eturintamaan. Emme suinkaan ole varmoja mitä löydämme. Pimeä aine ja pimeä energia ovat sielä hyvin mysteerisiä siinä mielessä, että niiden olemassaolosta on havaintonäyttöä mutta emme tiedä niiden muotoa. Tutkimuksilla pyritään linkittämään jättimäisten galaksijoukkojen pimeät ja näkyvät komponentit ymmärtääksemme kuinka sellaiset kompleksit objektit muodostuvat ja kehittyvät.
|
