Nuo valottomat materian tihentymät

Pyrin lukemaan kaiken kosmokseen liittyvän yleistajuisen kirjallisuuden. Alkuperältään suomalaista tuotantoa julkaistaan melko vähän, mutta onneksi Tähtitieteellinen yhdistys URSA jatkaa rohkeaa julkaisusarjaansa maailman menosta riippumatta. Tuorein julkaisu on nro 175, Matka mustaan aukkoon : Alkuräjähdyksestä kaiken teoriaan (Ursa 2021). Sen kirjoittaja - takakansitekstin mukaan "teoreettinen fyysikko" - Tommi Tenkanen on hyvin julkisuudessa viihtyvä uuden polven kosmologi, jolle viestintä meille maallikoille on selvästi tärkeä asia. Uusin kirja on tosin hetkittäin niin vaativa, että ainakin itse putosin silmät harittaen vankkureilta useammankin kerran. Toisaalta Matka mustaan aukkoon on kirjoitettu hyvin populaariksi jopa siinä määrin, että sitä tuntee helposti lukevansa sujuvan televisiosarjan käsikirjoitusta, jossa Tenkaselle uran varrelta tutut ulkomaiset asiantuntijat istutetaan haastateltaviksi ja selittäjiksi. On varmaan sukupolvikysymys, että tällainen ratkaisu monografiassa tuntuu minusta vieraalta ajatukselta, vaikka luen vastaavia lehtijuttuja sujuvasti mm. julkaisusta Tähdet ja avaruus.

Tenkasella on selkeästi useita missioita eli hyviä pyrkimyksiä meidän maallikoiden suhteen. Sen lisäksi, että tarjolla on tuoretta spekulatiivista pohdiskelua (en sano, että enemmän kuin tarpeeksi, koska itse viihdyn spekulaatioiden maailmassa) ja tieteen eturintaman saavutusten esittelyä, Tenkanen esittelee perusteellisesti myös havaintolaitteiden kehitystä ja propagoi tällaisten ensi lukemalla järkyttävän kalliiden LIGOjen mielekkyyttä. On totta, että viisi miljardia on paljon rahaa, mutta toisaalta se ei ole tiedeyhteisön taustalla olevien yhteisöjen tasalla kuin euro per asukas ja toisaalta sillä rahalla ei saa kuin 50 rynnäkköhävittäjää. Tenkanen on selkeä tekno-optimisti, joka antaa myös haastateltaviensa toistuvasti muistuttaa umpikujan äärellä, että paremmat laitteet ja uusi ajattelu voivat tehdä mahdottomasta mahdollista.

Matka mustaan aukkoon tarjoaakin paradoksaalisesti suhteellisen vähän uusia tosiasioita, mutta valtavasti uusia mahdollisia näkökulmia. Se voi olla teoreetikon taustan seurausta. Joka tapauksessa se on lukijan kannalta mielenkiintoista, sillä jos Tenkanen puhuisi vain kokein ja havainnoin vahvistetuista faktoista, kirja olisi jäänyt perin ohueksi. Ensimmäisen mustaa aukkoa - tai tarkemmin sanottuna sen varjoa - esittävän valokuvan tarinan Tenkanen kertoo suorastaan liikuttavan perusteellisesti. Vaikka kaupallinen media on hyödyntänyt mustien aukkojen shokkipotentiaalia huolettomasti jo vuosikymmeniä, todellisuudessa kyseessä on ollut mitä suurimmassa määrin päättelyn, ei yksiselitteisten todisteiden vahvistama ilmiö. Mustien aukkojen olemassaoloa ei vakavasti kiistetä, mutta varmasti on monen tutkijan harteilta pudonnut jotain raskasta, kun ensimmäinen valokuva onnistuttiin kokoamaan ja julkaisemaan.

* * *

Vaikka tarkoitukseni ei ole tällaisessa esittelyssä käydä läpi Tenkasen kaikkia teemoja, tekee mieli nostaa esiin muutama sellainen asia, jotka ainakin itselleni olivat uusia näkökulmina tai ideoina sinänsä. Ne kuvaavat hyvin paitsi kirjan moninaisuutta, myös itse tutkimuskohteen häkellyttävää antoisuutta. Tavallisen taivaalle katsojan silmissä tapahtuu hyvin vähän, mutta todellisuudessa tapahtumien määrä ja moninaisuus on niin valtava, ettei edes avaruuden mittasuhteisiin periaatteessa paneutunut aina voi saada aivojaan oivaltamaan todellisuutta. Tenkanen ei yritä kertoa meille, millainen mustan aukon singulariteetti voisi olla, koska emme tiedä siitä mitään, eikä toistaiseksi ole löydetty mitään kiertotietä vihjaisemaan singulariteetin ominaisuuksista. Mutta monista muista ilmiöistä on havaintoja.

Hauskimpia on ajatus, että vaikka mustat aukot eivät määritelmän mukaan päästä tapahtumahorisontin läpi yhtään fotonia, niiden aktiivinen elämä synnyttää gravitaatioon liittyvää värähtelyä, joka voidaan tulkita myös ääniksi. Vaikka sen paremmin pientä "visertelyä" kuin kahden massiivisen mustan aukon yhteensulautumisen "jyrinää" ei ole yksikään korva kuuntelemassa, äärimmäisen tarkoilla mittalaitteilla on mahdollista - lukuisien hälyäänten suodattamisen jälkeen - "kuulla" näitä värähdyksiä, joita ei välitä ilman tai veden kaltainen väliaine, vaan gravitaatio. Vuonna 2015 saatiin 1,3 miljardin valovuoden päästä talteen "sirinää" eli aika-avaruuden gravitaatioaaltoja, joiden lähteenä on kahden mustan aukon yhdistymisen synnyttämä värähtely.

Tenkanen pohdiskelee myös maailmamme kestävyyttä, sillä toisin kuin vielä jokin aika sitten uskottiin, mustat aukot eivät näytä olevan ikuisia. Pitkäikäisiä ne kyllä ovat, joten teoretisointi täysin pimeästä ja hiljaisesta avaruudesta tarkoittaa ihmisen mittapuun mukaan merkityksetöntä jaarittelua satojen tai tuhansien miljardien vuosien päässä odottavista olosuhteista. Tällainenkaan pohdinta ei silti ole merkityksentöntä, koska tyhjiin haipuvan mustan aukon yhteydessä pitäisi myös selvittää, minne ja miten katoaa se entropia, joka mustan aukon sisään on aikoinaan kertynyt - jos se on sinne kertynyt, mistä emme voi olla varmoja, koska emme tiedä, mitä mustan aukon sisällä on tai tapahtuu. Maailmankaikkeuden kuolemalla voi ehkä myydä jokusen iltapäivälehden, mutta sen pohtimisen yhteydessä tulevat käsittelyyn monet muutkin toistaiseksi tuntemattomat luonnon voimat ja lainalaisuudet. Mustat aukot ovat osoittautuneet uskomattoman monipuolisiksi työkaluiksi ja testikohteiksi niille, jotka etsivät "kaiken teoriaa" eli suhteellisuusteorian ja kvanttimaailman yhdistävää näkemystä.

* * *

Suurelle yleisölle tarkoitetun tietoteoksen terminologinen johdonmukaisuus ei ole nipottamista, vaan aidosti tärkeä asia. Yleisesti ottaen Tenkanen on selvinnyt haasteesta hyvin, mutta termiä painovoima hän käyttää sillä lailla vaihdellen, että välillä terminä on kansainvälinen gravitaatio. Sanat ovat synonyymejä, mutta yhdistettynä usein varsin monimutkaisiin muihin ilmiöihin voi syntyä mielikuva, että gravitaatio olisi jotain muuta kuin painovoima. Kun käytössä on myös termi "antigravitaatio", jolla kuvataan mm. toistaiseksi tunnistamattoman pimeän energian synnyttämää maailmankaikkeuden laajenemisen nopeutumista, vähemmän perehtynyt menee kyllä helposti sekaisin. Vaikka yleensä kannatan aina suomenkielisiä termejä, tässä kohdassa pidän gravitaatiota selkeämpänä. "Painovoima" assosioituu helposti myös aktiiviseen painamiseen ja siten synnytettyyn voimaan.

Henkilökohtaisesti olen myös kyllästynyt termiin "musta aukko", joten marmatan lopuksi siitä, vaikka tiedän, etten saa tiedeyhteisön ja suuren yleisön valintaa muuttumaan. En niinkään pahoita mieltäni alkuosasta "musta", vaikka tarkasti ottaen ja Hawkingin säteilyn takia mustan aukon musta ei ole täydellistä mustaa. Enemmän ärsyttää pallonmuotoisen, kaikista suunnista identtisen ja karmeja vailla olevan kohteen kutsuminen aukoksi. Sen voin hyväksyä, että aukossa on vain yksi kulkusuunta, mutta en sitä, että tuota pallonpintaa kutsutaan aukoksi vain siksi, että yksisuuntainen ja tietyn rajan jälkeen vääjäämätön liike synnyttää mielikuvan "syöveristä", "kuilusta" tai "onkalosta". Todellisuudessa mustat aukot eivät ole mitenkaan erityisen tehokkaita pölynimureita, vaikka lähietäisyydellä hakkaavatkin maalliset dysonit 1000-0. Mustat aukot imevät sisäänsä kaiken riittävän lähelle tulevan materian, mutta niiden kertymäkiekon pyörimiseen liittyvät suihkut ovat itse asiassa tehokkaampia siivoajia. Lopputuloksena sellaisesta nimittäin on hyvin hiljainen ja tyhjä tienoo, jonka keskellä musta aukko viettää rauhallista hiljaiseloaan.

Minusta musta aukko on pikemminkin valoton materian tihentymä. Se on fysikaalisesti samantyyppinen kuin neutronitähti, jollainen syntyy kuolevasta tähdestä gravitaation voimalla, kun tähden massa ei ole riittävä mustan aukon syntymiseen. Kukaan ei kuvaile neutronitähteä aukkona, vaikka sen vetovoima on mustan aukon tavoin järisyttävän suuri (pakonopeus on puolet valonnopeudesta). Mustan aukon kiehtovuus ei myöskään perustu siihen, että siinä on koko pinnan peittävä "aukko" vaan siihen, että ainakin vallitsevan teorian mukaan kaikki tapahtumahorisontin ylittänyt pakkautuu singulariteettiin, joillaista ei muuten ole tavattu sitten alkuräjähdyksen. Teoria voi olla väärä, ehkä siellä näkymättömissä onkin vain kvarkkipuuroa tai jotain uutta fysiikkaa, jota emme osaa edes kuvitella. Niin tai näin, "musta aukko" on tylsä ja mielikuvitukseton nimi äärimmäisen kiehtovalle kosmologiselle ilmiölle, jonka salojen selvittäminen on fysiikan haasteiden keskiössä.

P. S. Henkilökohtainen suosikkini on teoria - tai pelkkä idea, en ole varma, kummasta on kyse - siitä, että pimeä materia tai energia - tai molemmat - voitaisiin selittää minikokoisilla mustilla aukoilla. Kun isojenkin löytäminen on suoraan havainnoimalla hankalaa, miten helppoa minikokoisten mustien olisi piileskellä aika mustassa avaruudessa. Kun vielä osattaisiin todistaa, että minikokoisia on olemassa...