Vakavaa keskustelua kosmologiasta

[Eusa]

Eli uusia havaintoja ja kysymyksiä saa esittää. No tuossapa tuore uutinen liittyen kvasaareihin:

https://www.france24.com/en/science/202 ... -hurricane

Tuon uutisen mukaan 12 miljardin valovuoden päästä on löydetty ilmeisesti maailmankaikkeuden massiivisin ja valovoimaisin objekti. Tämä kvasaari ja siihen liittyvä musta aukko on massaltaan 17-19 miljardia kertaa aurinkoamme suurempi. Itse asiassa se "syö" päivittäin yhden auringon verran materiaa, ja kasvaa jatkuvasti. Tuo kvasaari myös loistaa 500 tuhatta miljardia kertaa kirkkaammin kuin aurinkomme.

Tämä tuntuu näin maallikosta käsittämättömältä. Ehkäpä jotkut jotka tuntevat kosmologiaa paremmin osaavat selventää tämän löydön merkitystä meille muille?

Sanot: Itse asiassa se "syö" päivittäin yhden auringon verran materiaa, ja kasvaa jatkuvasti.
Meinaat, että vaikka tuosta ilmiöstä on 12 miljaria vuotta aikaa, se aina vaan syö edelleen yhden auringon päivässä?

Silleen se 12 miljardissa vuodessa olisi kasvattanut itseään n. 300-kertaiseksi tuosta havaitusta eli kokoluokaltaan Messier M87 galaksin mittaan.

[ROOSTER]

En haluaisi vaikuttaa inttäjältä, mutta kaipa joku sen osaa laskea paljonko esim. kuutiometristä maailmankaikkeuden keskimääräistä ainetta syntyy plasmaa, tai vastaavaa, jos kaikki "löysä" eli "tyhjä" otetaan pois.

Sitten vaan arvioidaan maailmankaikkeuden massa, tähtien ja planeettojen määrä ja keskikoko lienee jo jollain tarkkuudella tiedossa. Eiköhän siitä plasmapisteelle joku mitta saada.

En oikein ymmärrä, mitä haluat laskettavan. Ei tunneta mitään suurinta mahdollista tiheyttä. Kun standardikosmologiassa aikaa viedään taaksepäin kohti nollahetkeä, hiukkastiheys (tai energiatiheys) kasvaa rajatta. Tällä hetkellä baryonitiheys on luokkaa [math]\rho_B = 3\cdot 10^{-28} kg/m[math]^3. Se skaalautuu maailmankaikkeuden laajenemisen mukana tekijällä [math]1/a^3, missä [math]a on ns. skaalatekijä, joka kertoo univerumin laajenemisen suhteellisen määrän, eli millä kertoimella mikä tahansa etäisyys on laajentunut. Punasiirtymä taas on [math]1 + z = 1/a. Näistä saadaan, että tiheys menneisyydessä, punasiirtymällä [math]z, oli [math]\rho = (1+z)^3 \rho_B. Tuohon sitten sijoitat haluamasi punasiirtymän arvon. Alkuräjähdystä kohti mentäessä [math]z \rightarrow \infty, eli [math]\rho \rightarrow \infty. Se "piste" oli mielivaltaisen pieni. Itse en edes kutsuisi sitä pisteeksi, kun se antaa harhaanjohtavan kuvan, että sen pisteen ympärillä oli jotain tyhjää avaruutta. Ja toisaalta, jos maailmankaikkeus on äärettömän kokoinen, oli se "piste" myöskin äärettömän kokoinen.

Muistutetaan taas, että jossain siellä singulariteetin ([math]z \rightarrow \infty, [math]a \rightarrow 0) lähettyvillä meidän ymmärrys tapahtumista loppuu. Nykyiset teoriat eivät kerro mitä siellä on ollut.

Onhan se hiukan noloa, että yritän keskustella asiasta josta en oikein mitään tiedä. Siksi kysymysten muotoilu voi olla hiukan epämääräistä. Lohdutan itseäni tuolla vastauksen loppuosalla.

En tiedä kuinka plasma määritellään mutta täällä sitä kuvaillaan :

Plasma on kaasua, jossa ainakin osa atomeista on ionisoitunut eli menettänyt yhden tai useamman uloimmista elektroneistaan. Irronneet elektronit ovat mukana plasmassa, mutta liikkuvat vapaasti positiivisten ionien ja neutraalien atomien seassa. Plasma on kvasineutraalia, eli sillä ei ole nettosähkövarausta: ionien ja elektronien varausten summa on nolla. Toisin kuin ionisoitumaton kaasu, plasma johtaa hyvin sähköä.

Sitä(kään) en käsitä miten tuollaiset erimerkkiset varaukset voivat "liikkua vapaasti" tuollaisessa sopassa. Neutraalien hiukkasten liikkumisen ymmärrän jotenkin, mutta mikä estää elektroneja asettumasta positiivisten ionien vaikutuspiiriin eli kiertoradalle.

[Deimos]

Uutinen oli täällä (Kai?). Mutta ilmestyi nyt YLEssä myös. Tietenkin vettä myllyyn lisää OAA-tutkijoille. Havainto on kuitenkin mielenkiintoinen. Käyn lukaisemassa myös virallisista lähteistä kirjoitukset. Mielipidettä asiaan ei ole henkilökohtaisesti. Koska ei ole riittävää asiantuntemusta aiheesta:

Avaruusteleskoopin data haastaa peruskäsityksen maailmankaikkeudesta: näin vanhaa jättiläisgalaksia ei pitäisi ollakaan

Massiivinen galaksi sai tarvitsemansa tukirangan jo universumin ensimmäisen vuosimiljardin kaaoksessa. Havainto ei istu malleihin pimeän aineen käytöksestä.

https://yle.fi/a/74-20076146

"Puolentoista miljoonan kilometrin päässä Maasta avaruutta tarkkaileva James Webb -avaruusteleskooppi, JWST, on lähettänyt runsaan puolentoista vuoden aikana jo paljon huimia kuvia ja ainutlaatuista tietoa kosmoksesta.

Tuoreen tutkimuksen tulokset ovat yksi suurimmista yllätyksistä. Tutkimus uhkaa rikkoa vakiintuneet mallit siitä, miten maailmankaikkeus – galaksit, tähdet, planeetat, elämä – on syntynyt pimeän aineen painovoiman vaikutuksesta.

Nature -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan nuoreen maailmankaikkeuteen muodostui massiivinen galaksi kauan ennen kuin sen olisi pitänyt olla mahdollista.

Nykykäsityksen mukaan yli neljännes maailmankaikkeudesta on pimeää ainetta. Kaiken näkyvän aineen määrän se päihittää viisinkertaisesti. Galakseja on muodostunut siellä, missä pimeä aine on paakkuuntunut niiden tukirangaksi.

Galaksit kasvoivat alkuräjähdyksen kaasun jäähtyessä ja tiivistyessä valtavissa kokkareissa, joita pimeä aine vähitellen muodosti. Protogalakseista tuli kääpiögalakseja. Kun ne ryhtyivät syömään toisiaan, syntyi suuria ja sitten massiivisia galakseja.

Tähtiensä määrältä ja massaltaan neljän Linnunradan kokoisen JWST-7329- tai ZF-UDS-7329-galaksin valo kajastaa 11,5 miljardin vuoden takaa. Laskelma perustuu punasiirtymään eli valon allonpituusalueen värijakauman muutoksiin, jotka syntyvät, kun valo kulkee pitkää matkaansa.

JWST-7329:n tähtien ikään tutkijat laskivat vielä puolitoista miljardia vuotta lisää. Kun universumi on tällä tietoa vajaan 13,8 miljardin vuoden ikäinen, kummastuttava jättiläinen muodostui liian pian alkuräjähdyksen jälkeen mahtuakseen vakiintuneisiin käsityksiin."

[Deimos]

"Laskelma perustuu punasiirtymään eli valon allonpituusalueen värijakauman muutoksiin, jotka syntyvät, kun valo kulkee pitkää matkaansa."

[OlliS]

Tuo tutkimus ei sovi BBhen ja keskustelu näyttää loppuneen siihen kuin seinään.

[MooM]

Mustista aukoista ja galaksien synnystä, JWST-datan pohjalta:

https://www.sciencedaily.com/releases/2 ... 144917.htm
Which came first: Black holes or galaxies?

The insights upend theories of how black holes shape the cosmos, challenging classical understanding that they formed after the first stars and galaxies emerged. Instead, black holes might have dramatically accelerated the birth of new stars during the first 50 million years of the universe, a fleeting period within its 13.8 billion -- year history.

(tämä populaariteteellisellä tasolla, sivulla linkki tutkimuspaperiin)

[Neutroni]

Tuo tutkimus ei sovi BBhen ja keskustelu näyttää loppuneen siihen kuin seinään.

Mikään ei viittaa siihen, että se haastaisi paradigmaa universumin alusta ja laajenemisesta. Mutta galaksien syntymallit vaatinevat jonkinlaista tarkastelua. Se on niin edistynyttä kosmologiaa, että ei siitä ole maallikkopohjalta mitään keskusteltavaa. Ei täällä ole tietääkseni yhtään galaksien kehitykseen erikoistunutta kosmologia, joka voisi yrittää jotenkin kansantajuistaa asiaa. Muuten voimme vain odottaa mitä tutkijat löytävät vuosien kuluessa.

[Neutroni]

Sitä(kään) en käsitä miten tuollaiset erimerkkiset varaukset voivat "liikkua vapaasti" tuollaisessa sopassa. Neutraalien hiukkasten liikkumisen ymmärrän jotenkin, mutta mikä estää elektroneja asettumasta positiivisten ionien vaikutuspiiriin eli kiertoradalle.

Elektroneilla voi olla ytimien ympärillä vain tietyt energiatilat kvanttimekaniikan lainalaisuuksista johtuen. Tiloilla on alin mahdollinen energia. Jos plasman hiukkasilla on paljon enemmän energiaa kuin tuo alin energia on, se ei pysty pääsemään helposti eroon ylimääräisestä energiasta. Ja jos joku elektroni sitoutuu hetkeksi, niin pian suurienerginen törmäys toiseen elektroniin tai atomiin heittää sen pois. Silksi plasma on yleensä erittäin kuumaa ainetta, jota löytyy vaikka auringosta, fuusioreaktorista tai sähkövalokaaresta.

Energian lisäksi sitoutumiseen liittyy erilaisia säilymislaeista johtuvia valintasääntöjä, jotka tulevat merkittäviksi hyvin harvassa plasmassa, esimerkiksi tähtien välisessä aineessa.

[Pattinero]

https://yle.fi/a/74-20076146
JWST-7329:n tähtien ikään tutkijat laskivat vielä puolitoista miljardia vuotta lisää. Kun universumi on tällä tietoa vajaan 13,8 miljardin vuoden ikäinen, kummastuttava jättiläinen muodostui liian pian alkuräjähdyksen jälkeen mahtuakseen vakiintuneisiin käsityksiin.

Voi olla, että lopputulema on se, että universumin syntyhetkeä joudutaan viilaamaan, jotta käsitykset osuisivat taas paikoilleen. Eli, maailmankaikkeus saattaakin olla oletettua aavistuksen vanhempi.

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

[Eusa]

https://yle.fi/a/74-20076146
JWST-7329:n tähtien ikään tutkijat laskivat vielä puolitoista miljardia vuotta lisää. Kun universumi on tällä tietoa vajaan 13,8 miljardin vuoden ikäinen, kummastuttava jättiläinen muodostui liian pian alkuräjähdyksen jälkeen mahtuakseen vakiintuneisiin käsityksiin.

Voi olla, että lopputulema on se, että universumin syntyhetkeä joudutaan viilaamaan, jotta käsitykset osuisivat taas paikoilleen. Eli, maailmankaikkeus saattaakin olla oletettua aavistuksen vanhempi.

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

Vaikka en päivystävä kosmologi olekaan, tuohon voin muistuttaa, ettei alussa tapahtunut mitään räjähdystä, joka levisi ympäristöön liikemääränä. Alun kehitys tapahtui kaikkialla samankertaisesti ilman kausaalisia avaruudellisesti laajoja tapahtumaketjuja. Olosuhteet/lähtöarvot seurauksille olivat yhteiset, ei ollut yhtä syytä, josta aine olisi levinnyt vaan vety-nukleosynteesi, ja erityisesti ilmeisesti sitä edeltäneet baryo- ja leptogeneesikin, kehittyivät pieniä eroja lukuunottamatta samoin (Baryo- ja leptogeneesin matemaattista tutkimusta on mm. eusafysiikka). Nuo pienet erot aiheutuivat todennäköisesti paikallisten ainehiukkasten kausaalisista (kvanttimekanistisen tilastollisista) vuorovaikutuksista naapuriainesten kanssa ja käynnistivät tasaisen alkupölyn klimppiytymisen erityisesti rekombinaatiosta, kun vety-, deuterium-, helium- ja litiumytimet saattoivat vangita elektroneja ja muodostaa atomeita (oli beryllium-, boori-, hiili-, typpi- ja happiytimiäkin, mutta runsaudeltaan aivan mitätön määrä).

Nyt on todettu ristiriita liittyy siihen, että on ajateltu gravitaation vaikutuksen vaativan runsaammin aikaa tähtien muodostamiseksi kuin mitä havainnot nyt osoittavat. Kuitenkin, kun yleinen suhteellisuus tulkitaankin nosteena eikä vetovoimana, nostekenttä separoi huomattavasti kiihkeämmin klimppejä ja muodostaa nopeasti suuriakin massatiheyksiä.

[Neutroni]

Nyt on todettu ristiriita liittyy siihen, että on ajateltu gravitaation vaikutuksen vaativan runsaammin aikaa tähtien muodostamiseksi kuin mitä havainnot nyt osoittavat. Kuitenkin, kun yleinen suhteellisuus tulkitaankin nosteena eikä vetovoimana, nostekenttä separoi huomattavasti kiihkeämmin klimppejä ja muodostaa nopeasti suuriakin massatiheyksiä.

Pidetään nyt nuo spekulaatiot "nostekentistä" muiden keskustelujen puolella.

[Neutroni]

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

Alkuräjähdys ei ole räjähdys siinä mielessä kun arkikielessä ymmärretään. Maailmankaikkeuden alusta ei voi erottaa mitään erityistä jaksoa "räjähdyksen ajaksi". Tuntemattomasta alkanut laajenemisprosessi on yhä käynnissä. Alussa tapahtumat olivat nopeampia ja hidastuvat kasvaessa ja niiden määrittely "hitaiksi" ja "nopeiksi" ihmisen aikakokemuksen perusteella on ihmisen tapa luokitella asioita niiden ymmärtämiseksi eikä millään tavalla fysikaalisesti merkittävä asia.

[Fizikisto]

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

Kuten täällä on jo todettu, alkuräjähdys ei ollut mikään perinteinen räjähdys tyhjässä avaruudessa, joka sinkosi materian joka suuntaan. Kaiken avaruuden täytti kuuma, lähes tasainen energiatiheys (hiukkasten muodostuttua hiukkastiheys). Universumin laajetessa hiukkastiheys ja lämpötila laskivat tasaisesti. Jotta kysymykseesi voi antaa minkäänlaista vastausta, sinun pitää määritellä, mitä tarkoitat räjähdyksen loppumisella tässä yhteydessä. Onko se esimerkiksi joku universumin lämpötila, jossa voidaan todeta räjähdyksen loppuneen. Maailmankaikkeuden varhaisina hetkinä lämpötila-aika käyttäytyi suunnilleen:

[math]T = \sqrt{\frac{1~\textrm{sekunti}}{t}} \cdot 1,3 \cdot 10^{10}~\textrm{K}

Siihen sijoittelet ajanhetken [math]t arvoja alkuräjähdyksestä ja katsot miten lämpötila tippui. Mielenkiintoisena vertailuna voi ottaa LHC:ssä saavutetun korkeimman lämpötilan (jos sitä nyt voi kovin hyvin määritellä), joka on luokkaa [math]5\cdot 10^{12} K. Tämä siis vastaa noin ajanketkeä 10 ms alkuräjähdyksen jälkeen. Joissain kvasaareissa on vielä korkeampia lämpötiloja!

[Fizikisto]

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

Kuten täällä on jo todettu, alkuräjähdys ei ollut mikään perinteinen räjähdys tyhjässä avaruudessa, joka sinkosi materian joka suuntaan. Kaiken avaruuden täytti kuuma, lähes tasainen energiatiheys (hiukkasten muodostuttua hiukkastiheys). Universumin laajetessa hiukkastiheys ja lämpötila laskivat tasaisesti. Jotta kysymykseesi voi antaa minkäänlaista vastausta, sinun pitää määritellä, mitä tarkoitat räjähdyksen loppumisella tässä yhteydessä. Onko se esimerkiksi joku universumin lämpötila, jossa voidaan todeta räjähdyksen loppuneen. Maailmankaikkeuden varhaisina hetkinä lämpötila-aika käyttäytyi suunnilleen:

[math]T = \sqrt{\frac{1~\textrm{sekunti}}{t}} \cdot 1,3 \cdot 10^{10}~\textrm{K}

Siihen sijoittelet ajanhetken [math]t arvoja alkuräjähdyksestä ja katsot miten lämpötila tippui. Mielenkiintoisena vertailuna voi ottaa LHC:ssä saavutetun korkeimman lämpötilan (jos sitä nyt voi kovin hyvin määritellä), joka on luokkaa [math]5\cdot 10^{12} K. Tämä siis vastaa noin ajanketkeä 10 ms alkuräjähdyksen jälkeen. Joissain kvasaareissa on vielä korkeampia lämpötiloja!

Tuossa kävi pieni virhe etuliitteen kanssa. LHC:ssa saavutettu lämpötila vastaa siis noin 10 mikrosekuntia alkuräjähdyksen jälkeen!

[Pattinero]

Itse alkuräjähdystä tuo uutinen tuskin kumoaa, mutta sen luonteen ymmärtämistä se saattaa muuttaa. Aika harva räjähdys on mikään täysin hallittu ja vaikutukseltaan tasainen tapahtuma. Ja kun puhutaan alkuräjähdyksestä, niin mikä oli tämän varsinaisen räjähdyksen ns. kestoaika. Nämä universumiin liittyvät aikajänteet ovat aika perkeleen pitkiä oikeastaan aina. Eli, alkuräjähdys lienee ollut aika hidas tapahtuma sekin. Se, mikä sitten on universumin mittakaavassa "hidasta" tai "nopeaa" onkin jo aivan eri asia.

Alkuräjähdys ei ole räjähdys siinä mielessä kun arkikielessä ymmärretään. Maailmankaikkeuden alusta ei voi erottaa mitään erityistä jaksoa "räjähdyksen ajaksi". Tuntemattomasta alkanut laajenemisprosessi on yhä käynnissä. Alussa tapahtumat olivat nopeampia ja hidastuvat kasvaessa ja niiden määrittely "hitaiksi" ja "nopeiksi" ihmisen aikakokemuksen perusteella on ihmisen tapa luokitella asioita niiden ymmärtämiseksi eikä millään tavalla fysikaalisesti merkittävä asia.

No kyllä se alku on ollut räjähdyksen omaisempi, eli rajumman laajenemisen aikaa ainakin. Ja nythän ajatellaan, että ensimmäiset 7 miljardia vuotta olisi mennyt laajenemisen merkittävään hidastumiseen, eli räjähdyksen vaikutuksen laantumiseen. Mutta, edelleen laajeneminen on tietenkin meneillään.

Jokainen ymmärtänee sen, että jo yhdenkin miljardin vuoden virhe saattaa lopputuloksessa kumuloitua isommaksi virheeksi. Ja sen virheen huomaaminen ei todellakaan liene helppoa, kuten tämä nyt havaittu galaksikin osoittaa. Mitäpä jos se rajumpi laajeneminen onkin ollut pidempi tapahtuma kuin 7 miljardia vuotta esimerkiksi. Jospa se onkin ollut vaikka 8-9 miljardia vuotta, joka on näissä mittasuhteissa jopa aivan uskottavan oloinen virhekäsitys.

Mutta, joka asiassa ollaan sen tiedon varassa, joka kulloinkin vallitsee. Ja siihen olotilaan vaikuttaa mm. käytössä oleva teknologia. JWST on aika perkeleen uusi kapine. Joten ei ole ihme, jos se pystyy tuottamaan tietoa, joka muuttaa käsityksiä toiseksi, ei pelkästään varmistamaan niitä. Juuri siksihän se on olemassakin. Menneisyyden tutkijat olisivat aivan täpinöissään tuosta teleskoopista. Paljon nykyisiä tutkijoita enemmän, se on varmaa.