Galaksimme massasta kiistellään yhä. Mistä punnitus kiikastaa, kun tähtitieteilijät saavat kovin erilaisia tuloksia?



Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2009



Toukokuussa 2008 lehdet hehkuttavat, että Linnunrata on menettänyt puolet massastaan. Kyse on valtavasta painon pudotuksesta - onko galaksimme sairas?

Elokuussa lehdissä lukee, että Linnunradan massa onkin kaksi kertaa oletettua suurempi. Toivoa ei sittenkään ole menetetty.

Tämän vuoden tammikuussa galaksimme ilmoitetaan pulskistuneen jälleen 50 prosentilla (ks. Tiede 2/2009, s. 6). Jokohan nyt pitäisi alkaa huolestua ylikiloista?

Miten galaksin massa voi heilahdella näin rajusti? Vastaus on yksinkertainen: kyse ei ole painon vaihtelusta vaan punnituksen epätarkkuudesta. Yllä mainittujen uusien tutkimustulosten jälkeenkin Linnunrata voi yhtä hyvin olla laiheliini tai pullukka. Miksi sen massan määrittäminen on niin vaikeaa?


Summataan galaksin tähdet

Linnunrata on karkeasti ottaen noin sadasta miljardista erikokoisesta tähdestä sekä kaasusta koostuva kiekko. Kiekon aine kiertää sen keskustaa. Aurinko taittaa matkaansa suunnilleen kiekon puolivälissä.

Mitataan siis kiekon tähtien massat ja kaasun määrä ja lasketaan tulokset yhteen - siinä se, galaksimme massa. Periaatteessa tutkijat punnitsevatkin tähtikiekon näin yksinkertaisesti, vaikkeivät kaikki tähdet tietenkään näy edes parhaissa kaukoputkissa.

Auringon naapuruston tähdet ja kaasu sentään erottuvat hyvin, ja spektrihavainnoilla selviävät tähtien tyypit, jotka riippuvat massasta. Kaasun tietty spektriviiva taas kertoo suoraan, kuinka paljon pilvissä on ainetta.
Kyseisen, 21 senttimetrin aallonpituutta vastaavan viivan säteilee vety, ja pilvet ovat lähes kokonaan sitä.

Näin saadaan selville, mihin tahtiin aine tihenee kiekon keskustan suuntaan ja kuinka nopeasti se harvenee kiekon laitoja kohti. Kun lisäksi oletetaan, että joka puolella galaksin kiekkoa on samanlainen sekoitus tähtiä ja kaasua kuin lähellämme, saadaan tähtikiekon massa.

- On hämmästyttävää, ettei massa-arvioon vaikuta juuri lainkaan se, kuinka suureksi Linnunradan kiekko arvioidaan, dosentti Chris Flynn toteaa. Hyvä näin, sillä emme tiedä kovin tarkasti galaksimme kokoakaan.

Turun yliopiston Tuorlan observatoriossa työskentelevä Flynn kumppaneineen laski kiekon massan 2006. - Näkyvää ainetta on kaikkiaan yhtä paljon kuin 30-50 miljardissa Auringossa, hän sanoo.


Ynnätään painoon pimeä aine

Tähtitieteilijöille 25 prosenttia sinne tai tänne on arkipäivää, joten Flynnin ja hänen työtovereidensa tuloksen epätarkkuudessa ei ole vielä mitään päiviteltävää. Punnitsijat uppoavat kuitenkin epävarmuuden suohon, sillä Linnunradan massasta noin 90 prosenttia on jotain muuta kuin kirkkaina loistavia tähtiä. Siksi kiekon kokonaismassa ei selviä tähtiä ja kaasua ynnäämällä.

Se jokin muu on pimeää ainetta, jonka luonnetta ei toistaiseksi tunneta. Tähdet ja kaasupilvet kiertävät kuitenkin pimeän aineen vetovoiman takia kiekon keskustaa nopeammin kuin kiertäisivät ilman sitä, koska tähden reitin sisään jäävä massa määrää tähden nopeuden.

Mittaamalla kiekon laitimmaisen tähden nopeus saadaan periaatteessa selville galaksin massa - niin pimeä kuin näkyväkin. Mutta tämäkään ei riitä punnitsijalle. Pi¬meää ainetta ei nimittäin ole vain tähtikiekossa. Sitä on myös joka puolella kiekon ympärillä, ja Linnunrataan kuuluva pimeä aine ulottuu kauas kiekon ulkopuolelle.

Jotta galaksin kokonaismassa selviäisi, punnitsijoiden olisi pystyttävä mittaamaan kaukana kiekon ulkopuolella kiertävien tähtien tai esimerkiksi Linnunradan seuralaisgalaksien menoa. Kaukaisia kohteita on kuitenkin niukasti: kiekon ulkopuolella on vain noin prosentti Linnunradan tähdistä, ja galaksiseuralaisiakin tunnetaan vain muutama.

Myöskään nopeusmittaukset eivät kerro koko totuutta. Tutkijat pystyvät tätä nykyä mittaamaan varsin tarkasti joko tähden nopeuden meitä kohti tai meistä poispäin, mutta tähti saattaa liikkua myös muihin suuntiin.


Valitaan pyöreä biljoona

Kaikkiin punnitustuloksiin liittyy yhä suuri epätarkkuus. Uusimpien tutkimusten jälkeenkin voit valita Linnunradan massan haarukasta, joka on noin puolesta muutamaan biljoonaan Auringon massaan. Mittaustulosten virheet ovat siis edelleen vähintään kahdensadan prosentin luokkaa.

Eikö tällainen suurpiirteisyys huolestuta jo tähtitieteilijöitäkin?

Suurin osa tähtitieteilijöistä ei koskaan tarvitse galaksimme massaa tutkimuksissaan. Se olisi kuitenkin käypä tieto aina, kun Linnunrataa verrataan muihin galakseihin. Niiden massat tosin tunnetaan lähes yhtä huonosti kuin oman galaksimme. Massa tarvittaisiin myös, kun selvitellään galaksien syntyä ja kehitystä ja kun tutkitaan Linnunradan lähigalaksien liikkeitä.

Toiveita nykyistä tarkemmasta tuloksesta on. Euroopan avaruusjärjestön Gaia-luotain aikoo mitatata miljoonien tähtien todelliset nopeudet. Se lähetetään avaruuteen ehkä jo 2011.

Tiedustelen Tuorlan observatorion kahvihuoneessa, millaisia kiloja kahvinjuojat käyttävät töissään ennen Gaian havaintoja. Massan epätarkkuuden takia kysymykseni herättää yleistä hilpeyttä, mutta saan lopulta pari vastausta.

- Minä käytän yhtä biljoonaa Auringon massaa, toteaa galaksisimulaatioita tekevä tutkija Pasi Nurmi.

Samaa lukua suosii tutkija Pekka Heinämäki: - Se on niin kätevän pyöreä numero, ja se on helppo muistaa, koska Yhdysvaltojen ulkomaanvelka on samaa kertalukua.


Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Linnunrata jojottaa


























Punnituksen aika Linnunradan massa (biljoonaa Auringon massaa) Ehdottaja Mittaustapa
2006  0,2-0,8  Tuorlan observatorion tutkija Chris Flynn ja kumppanit Perustuu näkyvän tähtikiekon massaan ja arvioon pimeän aineen prosenttiosuudesta.
Toukokuu 2008 1 Kiinalainen Xiangxiang Xue työtovereineen Käytti 2 400 kaukana kiekosta kiertävää tähteä. Aikaisemmissa samantyyppisissä tutkimuksissa 500 tähteä. Mitä enemmän tähtiä, sitä pienempi virhe nopeuteen jää.
Elokuu 2008

2


(+ 100 % toukokuun tulokseen)

 Harvard-Smithsonian-instituutin tutkijat Genevieve Shattow ja Abraham Loeb Mittasivat kiekon tähtien nopeuksia Auringon lähellä ja päättelivät niiden oletettua nopeammasta liikkeestä galaksimme entistä massiivisemmaksi
Tammikuu 2009 

3


(+ 50 % elokuun 2008 tulokseen)

Harvard-Smithsonian-instituutin tutkija Mark Reid ja kumppanit  Havainnoivat kaukana kiekon laidalla näkyviä nuoria ja vanhoja tähtiä, jotka säteilevät erityisen intensiivisesti radioalueella. Tutkimuksessa selvisi myös mitattujen tähtien nopeuksien sivuttaisliike.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5221
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti