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.
Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25799
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1194
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.