Pöh, pimeä aine on myös sumeaa
Vajaat sata vuotta sitten kaikki oli yksinkertaista.
Maailmankaikkeudella on ongelma: se on hukannut suurimman osan itsestään.
Tai oikeastaan se on tutkijoiden syytä. Vajaat sata vuotta sitten kaikki oli yksinkertaista. Universumin uskottiin koostuvan tähdistä, kaasusta, pölystä ja galakseista. Mausteena oli muutama planeetta, siinä kaikki.
Silloisessa wysiwyg-kaikkeudessakin (”what you see is what you get”) riitti arvoituksia, mutta ne olivat sentään näkösällä.
Entä nyt? 95 prosenttia kosmoksesta on näkymätöntä paitsi aisteillemme myös eri aallonpituuksilla toimiville havaintolaitteillemme.
Tutun turvallista näkyvää ainetta on vain viisi prosenttia, reilu neljännes on pimeää ainetta ja loput pimeaa energiaa.
Pimeästä energiasta tiedetään vain, että se saa maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtymään. Pimeä aine on sentään mahdollista havaita gravitaatiovaikutuksensa ansiosta.
Siten se alkujaan löydettiinkin: galaksien tähdet ja galaksijoukkojen jäsenet liikkuivat liian suurilla nopeuksilla, jotta näkyvän aineen gravitaatio pystyisi pitämään ne kasassa.
Selitykseksi selvisi pimeä aine, mutta sen koostumusta ja luonnetta ei vieläkään tunneta. Nyt arvoitus on entisestään syventynyt. Mystinen aine on paitsi pimeää myös sumeaa.
Lutheruksen sanoin: Mitä se on?
Vahvimpia ehdokkaita pimeän aineen selitykseksi ovat olleet paljon protonia massiivisemmat ”kylmät” hiukkaset. Kylmyys tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että hiukkaset liikkuvat paljon valon nopeutta hitaammin.
Niillä on pystytty selittämään kohtuullisen hyvin maailmankaikkeuden suuren mittakaavan rakenne, galaksijoukkojen ja niiden muodostamien superjoukkojen jakauma.
Galaksien skaalassa malli ei toimi kovinkaan hyvin. Galakseja ympäröivien pimeän aineen pilvissä tiheyden pitäisi kasvaa voimakkaasti niiden keskusalueita kohti mentäessä.
Ja kun pimeä aine vetää gravitaatiollaan tavallista, näkyvää ainetta puoleensa, myös sen tiheyden pitäisi olla galaksien sisuksissa huomattavasti havaittua suurempi.
Vaan eipä ole. Ja siksi homma meneekin hankalaksi.
Kvanttiteorian mukaan alkeishiukkasilla on paitsi aineen myös aallon ominaisuuksia. Mitä pienempi hiukkanen, sitä suurempi on sen aallonpituus.
Jos pimeän aineen hiukkasten massa olisikin hyvin pieni, vain miljardismiljardismiljardisosan luokkaa elektronin massasta, niiden aallonpituus olisi noin 3 000 valovuotta. Siis kahdeksasosa Auringon ja Linnunradan keskuksen välisestä etäisyydestä.
Hiukkasten kvanttiaaltoilu olisi niin harvaa, että pimeään aineeseen ei voisi syntyä voimakkaita tihentymiä. Pimeän aineen jakauma olisi utuisen sumea – juuri niin kuin se galaksijoukkojen ympärille kasautuneesta kuumasta kaasusta tehtyjen röntgenhavaintojen perusteella näyttää olevan.
Helpottiko universaali ahdistus? Eipä juuri.