Universumi on massiivinen arvoitus – kirjaimellisesti

Ajattele hetki: kaikki näkyvä ympärilläsi – puhelimesi, kahvikuppi, taivaan tähdet – muodostaa vain neljä prosenttia koko universumista. Joo, neljä. Loput 96 prosenttia? Täysin tuntematon.

Tieteentekijät kutsuvat mysteeriä pimeäksi aineeksi ja pimeäksi energiaksi. Se on rehellinen tapa sanoa: "Emme tiedä." Pimeä aine kattaa noin 23 prosenttia. Se sitoo galakseja kasaan ja muotoilee koko avaruutta salaperäisellä tavalla.

Tämä ei ole pelkkä kuriositeetti. Se on fysiikan suurimpia pulmia. Nyt joukko tutkijoita on esittänyt rohkean teorian: pimeä aine syntyi ehkä gravitaatioaaltojen ansiosta.

Gravitaatioaallot: Avaruuden salaiset viestinviejät

Gravitaatioaallot ovat avaruusajan värähtelyjä. Ne syntyvät valtavista törmäyksistä, kuten mustien aukkojen fuusioista tai neutronitahkojen kolauksista. Vuonna 2015 LIGO havaitsi ensimmäiset aallot. Se vahvisti Einsteinin hullun ennusteen.

Kaikki aallot eivät kuitenkaan ole räjähtäviä. Taustalla hyrisee stochaattisia gravitaatioaaltoja. Ne ovat hiljaisia, ikivanhoja – suoraan alkuräjähdyksestä. Ne täyttävät avaruuden näkymättömänä merenä.

Mainzin Johannes Gutenberg -yliopiston ja Swansea-yliopiston tutkijat väittävät: nämä vanhat aallot synnyttivät pimeän aineen.

Teoria: Aallot muuttuvat hiukkasiksi

Idea on tyylikäs. Varhainen universumi oli kuuma soppa, täynnä gravitaatioaaltoja. Tutkijoiden mukaan aallot muuntuivat fermioneiksi – samoiksi hiukkastyypeiksi kuin elektroneissa ja protoneissa.

Aluksi hiukkaset olivat massattomia, leijailivat vapaasti. Kun universumi laajeni ja viileni, ne saivat massan. Niistä tuli pimeää ainetta.

Kuvittele vesi, joka jäähtyy ja jämähtää jäiksi. Tässä "vesi" on avaruus-aika, "jäät" pimeä aine.

Miksi tämä on iso juttu?

Teoria muuttaa peliä. Sen sijaan että metsästämme eksoottisia hiukkasia, pimeä aine syntyi jo tunnetuista aalloista. Se on yksinkertainen selitys.

Tutkijat painottavat: tämä on vasta alku. Nyt tarvitaan numeerisia simulaatioita, jotta laskut pitävät. He tutkivat myös, selittävätkö aallot muita arvoituksia – kuten miksi tavaraa on enemmän kuin antitähdystä.

Lopputulos

Kosmologia elää jännittäviä aikoja. Gravitaatioaaltoja ei juuri havaittu, nyt ne saattavat selittää suurimman osan universumista. Totuus selviää vuosien päästä. Tiede on sitä kauneinta: aina uutta löydettävää.

Universumi yllättää edelleen. Ja se on mahtavaa.