Pimeä aine muodostaa ainakin pilven galaksin ympärille. Kuva: Eso
Pimeä aine muodostaa ainakin pilven galaksin ympärille. Kuva: Eso

Kasautumiseen tarvitaan sähkömagneettista voimaa.

Entä jos maailmankaikkeudessa piileksii pimeän aineen tähtiä? Huikean ajatuksen esittävät tähtitieteilijät Matthew Buckley ja Anthony DiFranzo yhdysvaltalaisesta Rutgersin yliopistosta Physical Review Letters -lehdessä. Mystinen pimeä aine voisi koostua protoneihin ja elektroneihin rinnastettavista pimeistä hiukkasista, jotka tuntevat pimeän sähkömagneettisen voiman.

Siksi pimeä aine saattaisi kasautua tähtien kaltaisiksi tihentymiksi, kaksikko järkeilee.

Ajatus on rohkea, koska tutkijat eivät vielä tiedä, mitä pimeä aine on. Sitä ei ole havaittu suoraan. Se ei säteile eikä heijasta valoa. Siksi on ajateltu, että pimeä aine ei tunne sähkömagneettista voimaa.

Vahvin ehdokas pimeän aineen hiukkaseksi on toistaiseksi ollut wimp, suomeksi nynny. Se on massiivinen mutta heikossa vuorovaikutuksessa. Sen arvellaan tuntevan vain painovoiman ja heikon ydinvoiman.

Heikon vuorovaikutuksen ansiosta wimpin voisi jopa havaita. Niiden ei kuitenkaan ole ajateltu muodostavan pimeän aineen kappaleita.

Koko jää jättimäiseksi

Buckleyn ja DiFranzon pimeän aineen hiukkaset eroavat wimpeistä perusteellisesti. Heidän teoriansa hahmottelemat hiukkaset pystyisivät pimeän sähkömagneettisen voiman ansiosta olemaan vuorovaikutuksessa ja säteilemään energiaa, jolloin ne voisivat myös hidastua eli viilentyä. Silloin pimeät hiukkaset saattaisivat kasautua painovoiman vaikutuksesta kappaleiksi, niin kuin tavallinenkin aine tekee.

Tähän asti on ajateltu, että pimeä aine ympäröi planeettoja, aurinkokuntia ja galakseja pilvenä. Pilvien lisäksi voikin olla jättiläismäisiä pimeän aineen kappaleita, jos tutkijakaksikko on oikeassa. Heidän laskelmansa sanovat, että suuret, galaksin kokoiset pilvet eivät voisi romahtaa kasaan kappaleeksi, sillä niissä on liikaa energiaa poistettavaksi.

Pienemmät pilvet sen sijaan voisivat romahtaa kasaan. Kappaleen mahdollinen koko riippuu siitä, millaisia pimeän aineen hiukkasten ja voimien ajatellaan olevan. Joka tapauksessa pimeä tähti jää paljon suuremmaksi kuin tavallinen, koska tietyn rajan jälkeen se ei enää voi menettää energiaa. Niinpä pimeän aineen kappale voisi olla laidasta laitaan mitaten satojen valovuosien kokoinen.

Valtavia muodostumia mahtuisi Linnunrataan tuhansia, kertoo Science News. Teoriaa voi myös testata havainnoilla. Tämän kokoisten kappaleiden painovoimavaikutuksia on mahdollista nähdä Euroopan avaruusjärjestön Gaia-avaruusteleskoopilla.

Jo vanha arvoitus

Pimeän aineen arvoituksen keksi sveitsiläissyntyinen tähtitieteilijä Fritz Zwicky vuonna 1933. Hän havaitsi, että galaksit pyörivät galaksijoukoissa liian nopeasti näkyvään massaan nähden.

Yhdysvaltalainen fyysikko Vera Rubin vahvisti 1960-luvun alussa, että ilman pimeän aineen painovoimaa galaksit hajoaisivat pyöriessään. Näkyvän aineen massa ei riittäisi pitämään galakseja koossa.

Pimeää ainetta on laskettu olevan viisinkertaisesti näkyvään aineeseen verrattuna. Pimeitä hiukkasia ei ole silti vielä havaittu.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2018

Useita tutkimuksia kokoavan katsauksen perusteella proteiinilisät on paras nauttia kokonaisen aterian yhteydessä, jos tavoite ei ole paisua mahdollisimman isoksi.

Markkinat ovat pullollaan erilaisia proteiinilisiä – patukoita, pirtelöitä ja pillereitä. Niiden hyöty tavalliselle treenajalle on kyseenalainen.

Ravitsemustietelijä Mikael Fogelholm huomauttaa Lääkärilehdessä, että suomalaiset saavat ruoasta suositusten mukaisesti proteiinia, eikä lisäproteiinista ole osoitettu olevan hyötyä – jos ei hevin haittaakaan.

Jos proteiinilisiä aikoo kuitenkin käyttää, uuden amerikkalaistutkimuksen tulokset saattavat kiinnostaa.

Indianassa sijaitsevan Purduen yliopiston ravitsemustieteilijät ovat koonneet yhteen tietoa 34 satunnaistetusta kontrolloidusta tutkimuksesta, joissa on tutkittu proteiinilisien käytön vaikutusta kehon rasvattoman massan ja kokonaismassan lisääntymiseen voimaharjoittelijoilla.

Tutkijoita kiinnosti nimenomaan se, onko väliä, milloin proteiinilisiä nauttii suhteessa muuhun ravinnonsaantiin. Tutkimus on julkaistu Nutrition Reviews -lehdessä.

Lyhykäisyydessään tulos on tämä: jos haluaa kasvattaa kehon kokonaismassaa, proteiinilisät kannattaa syödä aterioiden välissä. Jos taas tavoitteena on vähentää läskiä ja lisätä rasvatonta massaa, lisäproteiini on syytä säästää muun ruoan yhteyteen.

Syynä näyttää olevan yksinkertaisesti se, että aterioiden välissä nautittu proteiinilisä nostaa helposti päivän kokonaisenergiansaantia. Proteiinia ateroiden yhteydessä nauttiva saattaa sen sijaan ottaa vähemmän muuta ruokaa lautaselle ja tulla kokonaisuudessa syöneeksi vähemmän.

Tutkimuksissa proteiinilisiä treenin aikoihin tai muulloin ateroiden välissä nauttineilla henkilöillä kokonaispaino nousi useammin. Ateroiden kanssa proteiininsa nauttivilla puolestaan kehon rasvaton paino lisääntyi ja läskit sulivat tehokkaammin.

Sama lukuina: ruoan kanssa proteiinilisiä käyttävistä paino nousi vain 56 prosentilla henkilöistä, kun aterioiden välillä proteiinia ottaneista paino nousi 72 prosentilla henkilöistä.

Rasvaton paino lisääntyi kummallakin ryhmällä. Ateriaryhmällä ne nousi 94 prosentilla henkilöistä ja toisella ryhmällä 90 prosentilla henkilöistä.

Suurin ero oli rasvan karistamisessa. Kun proteiinilisät säästi aterialle, 87 prosentilla henkilöistä kehon rasva väheni, kun taas proteiinia pitkin päivää popsivista rasvaa suli vain 59 prosentilla.

Kehon rasvattoman painon suhde kokonaispainoon lisääntyi jokaisella, joka nautti proteiininsa aterian yhteydessä, mutta aterioiden välissä proteiinia syövistä 16 prosentilla näin ei käynyt.

Proteiinilisien säästäminen aterialle näyttää siis parantavan kehon koostumusta ja auttavan rasvan vähentämisessä.

Tässä tutkimuksessa ei ole tarkasteltu henkilöitä, jotka eivät nauti lainkaan proteiinilisiä, vaan ainoastaan sitä, milloin lisäproteiini kannattaisi nauttia, jos sitä käyttää.

Proteiinia tarvitaan lihasten kasvuun, mutta tutkimusten mukaan yli 1,6 gramman päiväsaannista painokiloa kohti ei näytä olevan lisähyötyä. Se tarkoittaa satakiloisella ihmisellä 160 grammaa proteiinia päivässä.

Suomessa proteiinin saantisuositus on 10–20 prosenttia päivittäisestä energiasta

Serengetin läpi virtaavassa Mara-joessa ja Tansanian Ruaha-joessa elävät virtahevot muuttavat veden sontaiseksi liejuksi.

Koskemattoman luonnon läpi virtaava luonnontilainen joki voi olla aivan kammottava jätesammio täysin ilman ihmisen vaikutusta. Näin ovat virtahevot tehneet Afrikan joille.

400 kilometriä pitkä Mara-joki mutkittelee Kenian ylängöiltä Tansaniaan Masai Maran kansallisen suojelualueen läpi ja laskee lopulta kauniiseen Victoriajärveen. Serengetin tasangoilla sijaitseva alue on Afrikan upeimpia luonnonpuistoja.

Paikoittain Mara-joki on kuitenkin niin täynnä siinä rypevien virtahepojen ulostetta, että kalat tukehtuvat hapenpuutteeseen. Kun virtahepojen uloste- ja virtsamassat lähtevät tulvien seurauksena liikkeelle, kaloja kuolee kaukana alajuoksullakin.

Tutkijapariskunta Chris Dutton ja Amanda Subalusky seurasivat jokea ja ihmettelivät, miksi aina veden noustessa puolisen metriä rannoille kertyy tuhansia kuolleita kaloja.

Paikalliset riistanvartijat syyttivät tilanteesta yläjuoksulla asuvien maanviljelijöiden torjunta-aineita, mutta uutteralla tutkimustyöllä Dutton ja Subalusky onnistuivat ratkaisemaan mysteerin.

Kyseisellä alueella elää noin 4 000 virtahepoa. Öisin ne laiduntavat ruohotasangoilla, ja päivisin ne tulevat jokeen viilentymään ja suojautumaan paahtavalta auringolta.

Virtahevoilla on tapana tehdä kaikki tarpeensa jokeen. Kun eläimiä on tuhansia, joessa köllöttelevät virtahevot tuottavat yhdessä ainoassa päivässä 8 500 kiloa ulostetta.

”Kun seisot sillalla ja lasket verkon veteen vain pariksi sekunniksi, se on keskeltä aivan täynnä ulostetta. Ulostetta on joka paikassa, kivien päällä ja pohjassa”, Dutton päivittelee The Atlantic-lehdessä.

Kuivalla kaudella veden pinta laskee, ja paikoittain joki on niin sakeana, että sen vesi on pelkkää ammoniakista, metaanista ja rikkivedystä koostuvaa sontaliejua. Ulostetta hajottavat bakteerit imevät kaiken hapen.

Kun lopulta sataa ja joki tulvii, lieju liikahtaa kohti alajuoksua ja aiheuttaa massiivista happikatoa vielä matkojen päässä. Sama on havaittu myös Tansanian Ruaha-joessa.

Soppaa sakeuttaa vielä se, että joka vuosi tuhannet gnuuantiloopit vaeltavat joelle ja hukkuvat massoina. Vuoden aikana, osana luonnon tavallista kiertokulkua, jokeen saattaa hukkua 6 000 antilooppia. Niinpä joessa mädäntyy säännöllisesti 1 100 tonnin edestä kuolleita eläimiä.

”Mara on todella ainutlaatuinen ekosysteemi”, Subalusky sanoo.

Hänen mukaansa virtahevot ja gnuuantiloopit toimivat kuin liukuhihna, joka kanavoi ravinteita maan päältä ja siirtää ne jokeen ulosteiksi ja mädäntyviksi raadoiksi.

Suojelualueella elää lisäksi useita elefanttilaumoja sekä tuhansia seeproja ja gaselleja saalistajineen.

Voi hyvin olla, että monet maailman luonnontilaiset joet muistuttivat liejuisena virtaavaa Maraa, ennen kuin ihminen saapui ja teurasti suurikokoiset maaeläimet sukupuuttoon tai sen partaalle.

Duttonin, Subaluskyn ja kollegoiden tutkimuksen julkaisi Nature Communications.