KESKUSTELU

En jaksa laskeskella joten teen kysymykset paljolti laiskuuttani. Jospa joku muu laskeskelisi.

Meidän kannalta universumin reuna on jonkin verran yli 13 miljardin valovuoden päässä. Näkyvä valo on sieltä niin paljon punasiirtynyttä, jotta se ei näy. Mutta onhan jäljellä vielä aallonpituutta radioaaltoihinkin asti, joita myös käytetään tutkimukseen.

Miten paljon "pidemmälle" voidaan havaintoja tehdä näkyvään valoon verrattuna kaikista pisimmillä havaittavilla tai edes teoreettisesti havaittavilla radioaalloilla?

Vai onko tämä venymisilmiö sen luontoinen, että punasiirtymästä riippumatta universumimme havaittava raja on sama? Maallikon intuitio liputtaa tässä jotenkin tämän viimeksi mainitun puolesta.

"Vanhin" valo on punasiirtynyt syntymänsä jälkeen noin 160GHz:n tienoille, ja sitä pystytään tutkimaan radioteleskoopeilla. Kauemmas ei valitettavasti pystytä näkemään, sillä maailmankaikkeus ei ole läpinäkyvä valolle (tai muullekkaan säteilylle) sitä hetkeä kauemmaksi, josta tuo säteily on peräisin.

Mutta onko kyseessä vain tuo läpinäkymättömyys? Ja onko tosiaan noin? Minusta pitkäaaltoinen säteily läpäisee paremmin kuin lyhytaaltoinen.

Mikä oikeastaan on pisin aallonpituus, jonka radioteleskoopeilla voi havaita? Yksittäisen härvelin halkaisija ei taida nykyään juuri rajoittaa, kun on olemassa niin pitkiä teleskooppilinjastoja?

Jos ei olisi taustasäteilyä sotkemassa asioita, olisi raja tietyllä etäisyydellä oleva massakeskittymien hieman taivuttama kehä. Säteilylähteen lähestyessä tätä rajaa lähestyy havaittu aallonpituus ääretöntä ja rajan takaa säteily ei koskaan saavuta meitä — ainakaan mikäli avaruus jatkaa laajenemistaan entiseen malliin.

Jep, maailmankaikkeus oli sähkömagneettiselle säteilylle täysin läpinäkymätön. Fotonit absorboituivat ja emittoituivat täydellisessä termodynaamisessa tasapainossa aineen kanssa ja vasta tavaran hetken jäähdyttyään päästi se säteilyn kulkemaan vapaasti.

Petsku on siinä vähän väärässä, että taustasäteily sotkee asioita. Taustasäteily on juuri se vanhin, hirveästi punasiirtynyt universumin ensivalo.

Tämän alueen universumin absoluuttinen koko on muistaakseni noin 75 miljardia valovuotta (Nasan tutkijoilta). Punasiirtymän takia näemme vain hieman yli 13 miljardin valovuoden päähän. Mikä on tuo taustasäteily, jos se on 13 miljardin vuoden ikäinen?

Edelleen askarruttaa ero havaintoetäisyyksissä näkyvän valon ja radioaaltojen kesken. Onko eroa vai ei?

Sotkee siinä mielessä, että se ei ole minulle kokonaisuudessaan helppo asia käsittää.
Mutta mitenkäs tuo universumin muuttuminen läpinäkyväksi? Sehän ei voinut tapahtua kaikkialla samassa silmänräpäyksessä, muutoinhan nuoren universumin olisi pitänyt olla koostumukseltansa homogeeninen ja kauttaaltaan termisessä tasapainossa. Jos näin olisi ollut, niin tuskin nykyisinkään olisi tälläisiä massa- ja lämpökeskittymiä valtavien kylmien tyhjyyksien keskellä. Universumi siis muuttui vaiheittain läpinäkyväksi — toiset seudut aiemmin kuin toiset, harvemmat ennen tiheämpiä.
Minkälainen universumi edes oli plasman valtakaudella? Oliko plasmapilviä vieri vieressä verkkomaisena rakenteena, vai olivatko ne jo selkeästi erillisiä klönttejä, jotka tulisivat muodostamaan galaksit?
Osaako joku kertoa tästä tarkemmin? Ehkä hieman tarkempaa aikajanaa, milloin plasma ensimmäisen kerran alkoi muuttua kaasumaiseen muotoon ja milloin viimeiset suuret plasmapilvet jäähtyivät kaasuksi? Onko tästä havaittavissa poikkeamia taustasäteilyssä?

Ei se plasma ollut täysin homogeenista koska silloinhan, kuten aivan oikein oletit, ei meitä olisi. Taustasäteilyn pienet pikkuruiset erot kertovat pienistä lämpötilavaihteluista, mutta sitä en kyllä osaa sanoa, muuttuiko koko universumi täysin läpinäkymättömästä tilasta täysin läpinäkyväksi sekunnin, päivän, vuoden tai miljoonien vuosien aikana. Joku paremmin tietävät voi kertoa siihen vastauksen.

Kiihtyvän laajenemisen takia taustasäteilyn kohdat, joita nyt havaitsemme, sijaitsevat paljon kauempana meistä kuin tasaisella valonnopeudella laajenevan palloympyrän kohteet muutoin olisivat. Havaitsemamme universumin koko siis oikeasti pienenee, vaikka valo ehtiikin koko ajan kauemmas. Joskus tulevasiuudessa havaittava universumi on supistunut niin pieneksi, että näemme pelkän oman Linnunratamme.



Mikä siinä askarruttaa? Valo ja radioaallot ova samaa tavaraa, toinen vain hiukka pitempiaaltoista kuin toinen. Taustasäteilyn synnyn aikoihin ei yhtään tähteä ollut kerennyt syntyä puurosta, joten tähtien valoa, jota ei ole, ei voida havainnoida. Radioaaltoina nykyään näkyvä taustasäteily oli alkujaan ihan näkyvää valoa, se on vain punasiirtynyt näkyvästä valosta radioaalloille.

Niin ettäkö mikä askarruttaa. Jos kaikkeutemme reuna on siinä missä punasiirtymä on liikaa emmekä enää näe, niin eikö puolikkaalla taajuudella näy vielä tuplaten pitemmälle?

Ei tietenkään mutta miksi ei? Onko reuna jo työstetty mahdollisimman pitkillä aalloilla näkyväksi? Miten iso etäisyysero on itse asiassa näkyvällä punaisella ja vaikkapa matalimmalla havaitulla radioteleskooppitaajuudella?

Rajan Maan pinnalta tehtäville havainnoille asettaa ionosfääri. Hiljaisenkin Auringon aikana se tekee matalien taajuuksien havainnoimisesta vaikeaa. Parinkymmenen MHz:n taajuuksilla signaalit etenevät ionosfääristä heijastuen parhaimmillaan jopa useita kertoja Maapallon ympäri. Sama koskee tietenkin kaikkea mahdollista radiotaajuista saastetta, jonka tietokoneet ja energiansäästölamppujen hakkuripowerit aiheuttavat.

Tässä kohtuullisen matalien taajuuksien radioastronomiasta:

"PLANETARY LOW-FREQUENCY RADIO ASTRONOMY WITH LARGE GROUND-BASED INSTRUMENTS"
http://www.ursi.org/Proceedings/ProcGA0 ... 814%29.pdf

Avaruuteen tai Kuun vastakkaiselle puolelle sijoitetulla antennilla ei olisi ongelmaa Maapallon ionosfääristä.

"Low Frequency Radio Astronomy From Space"
http://rsd-www.nrl.navy.mil/7213/weiler/lfraspce.html

Tässä menee reisille. Ei voi nähdä jotain, mitä ei ole. Pystymme näkemään maailmankaikkeuden ensimmäiset fotonit, mutta emme voi nähdä kauemmas kuin siihen kohtaan missä nämä fotonit syntyivät. Vähän kuin yrittäisit kysyä kaverisi muistoja ennen hänen ensimmäistä muistoaan ajalta, jolloin häntä ei vielä oltu hedelmöitetty.

Irrotit asiayhteydestä. Kysymys jatkuu jotta "Ei tietenkään mutta miksi ei".

Ota huomioon, että tämä osa universumista on huomattavasti laajempi kuin 26 miljardia valovuotta. Laajuus on määritelty epäsuorasti vähintään 75 miljardin valovuoden laajuiseksi.

Mutta kysymys liittyy tuohon punasiirtymään. Kun näkyvällä valolla näkee vaikkapa 13 miljardiin valovuoteen, niin näkyykö radioaalloilla vaikka 13,3 miljardiin? Kyse on siis valon taajuuden laskemisesta punasiirtymän takia.

Punasiirtymä ei kerro kohteen etäisyyttä, vaan sen liikkeen meistä poispäin.

"Mitä kauempana galaksi on sitä suurempi punasiirtymä sillä on. Tätä pidetään todisteena siitä, että galaksit etääntyvät toisistaan, maailmankaikkeus laajenee ja että tämä alkoi alkuräjähdyksessä. Hyvin suuri punasiirtymä on kaukaisilla kvasaareilla.

Juu ei näy. Syy on muutaman kerran selitetty tuolla yläpuolella, mutta vedetääs ranskalaisilla viivoilla yhteenveto.

-Kaukaisimmat havaittavat fotonit tulevat ~380.000 vuoden ikäisestä maailmankaikkeudesta. Ne olivat lähtiessään näkyvää valoa, punasiirtynyt nykyisin radioalueelle.
- Kauempaa lähteneitä radio-, röntgen-, infra- ,valo- ja mitälieaaltoja ei ole olemassa, ei edes punasiirtyneessä muodossa.
-Todellinen maailmankaikkeus on laajempi, kuin havaitsemamme maailmankaikkeus inflaation ja universumin kiihtyvän laajenemisen takia. (tästä seuraa se "epäkohta", että havaitsemamme universumi on säteeltään vain 13,7 miljardia valovuotta, vaikka kokonaisuudessaan universumi on huomattavasti laajempi)
-Kaikki fotonit punasiirtyvät saman verran havaintolaitteen ja lähtöpaikan välissä, sen suuruuteen ei fotonien taajuus syntypaikassaan vaikuta.

Nyt sitten ristitään kädet ja katsotaan upposiko kolikko pajatsoon vaiko ei.

Ei nämä loppujen lopuksi vaikeita asioita ole, pitää vain hieman miettiä kuinka valoaallot toimivat tullessaan tuolta kaukaa laajenevassa maailmankaikkeudessa. Visualisoi mielessäsi vaikkapa radioaallon ja valoaallon lähtö ja punasiirtyminen tuolta maailmankaikkeuden reunalta, niin ymmärrät miksei tietoa kauempaa voi saada sitten millään ilveellä.