Paul Sutter on Ohio State Universityn astrofyysikko ja COSI Science Centerin johtava tutkija. Sutter isännöi myös podcasteja Ask a Spaceman ja RealSpace sekä YouTube-sarjaa COSI Science Now.

Jossain kosmoksen syvimmillä alueilla, kaukana kotigalaksimme Linnunradan turvallisista rajoista, piilee hirviö. Hitaasti, väistämättä, se vetää. Miljardien vuosien kuluessa se vetää meitä ja kaikkea lähellämme olevaa lähemmäs itseään. Ainoa voima, joka vaikuttaa näin valtavilla etäisyyksillä ja kosmisilla ajanjaksoilla, on painovoima, joten mikä se sitten onkin, se on massiivinen ja hellittämätön.

Kutsumme sitä suureksi vetovoimaksi, ja viime aikoihin asti sen todellinen luonne on ollut täysi mysteeri. Huomaa, että se on edelleen mysteeri, ei vain täydellinen.

Suuri Vetovoima löydettiin ensimmäisen kerran 1970-luvulla, kun tähtitieteilijät tekivät yksityiskohtaisia karttoja kosmisesta mikroaaltotaustasta (varhaisesta maailmankaikkeudesta jäljelle jääneestä valosta) ja huomasivat, että se oli hiukan (ja ”hiukan” tarkoittaa tässä alle yhden celsiusasteen sadasosan Fahrenheit-astetta) lämpimämpi Linnunradan toisella puolella kuin toisella – mikä viittaa siihen, että galaksi liikkui avaruuden halki reippaalla vauhdilla noin 370 mailia sekunnissa (600 km/s).

Vaikka tähtitieteilijät pystyivätkin mittaamaan nopean nopeuden, he eivät pystyneet selittämään sen alkuperää.

Välttämisvyöhyke

Ensin, miksi ylipäätään on olemassa mysteeri? Tähtitieteilijät ovat fantastisen hyviä tarkastelemaan asioita avaruudessa – se on loppujen lopuksi heidän yksi työnsä. Joten luulisi, että joku olisi jo tähän mennessä suunnannut teleskoopin liikkeemme suuntaan ja … no, tajunnut sen. Mutta siinä on ongelma: mikä ikinä Suuri Vetovoima onkin, se sijaitsee Kentauruksen tähdistön suunnassa, ja oman Linnunratamme kiekko leikkaa näkymämme tuohon suuntaan. Galaksimme on täynnä roskaa – tähtiä, kaasua, pölyä ja lisää kaasua – ja kaikki tuo roska estää kaukaisemman maailmankaikkeuden valon.

Olemme siis fantastisen hyviä kartoittamaan suurinta osaa maailmankaikkeuden laajamittaisesta rakenteesta, paitsi siellä missä joudumme katsomaan oman galaksimme läpi. Tähtitieteilijät, jotka ovat aina olleet dramaattisia, ovat kutsuneet tätä aluetta välttämisvyöhykkeeksi.

Ja hitto vieköön, Suuri Vetovoima sijaitsee aivan tuolla takana, syvällä vyöhykkeellä, vaikeasti luonnehdittavana. Onneksi tämä on alkanut muuttua, kun röntgen- ja radiotähtitieteilijät ovat kurkistaneet Linnunradan synkkien syvyyksien läpi ja aloittaneet sumuisen, epävarman luonnoksen tuosta tähän asti tuntemattomasta maailmankaikkeuden lohkosta.

Go Big and go home

Ymmärtääksemme, mitä Suuren Vetovoiman kanssa on tekeillä, meidän on katsottava kokonaisuutta. Ja tarkoitan Isoa: kaikkein suurinta kuvaa. Linnunratagalaksimme takana on lähin kunnollisen kokoinen galaktinen naapurimme, Andromedan galaksi. Hieman yli 2,5 miljoonan valovuoden päässä se on käytännössä kadun varrella siinä mittakaavassa, josta minä puhun.

Linnunrata, Andromeda, Triangulum-galaksi ja muutama tusina riippakiviä muodostavat Paikallisen ryhmän, noin 10 miljoonan valovuoden etäisyydelle ulottuvan gravitaatiokytköksissä olevan rykelmän.

Seuraava suuri asia matkan varrella on Neitsytjoukon rykelmä, paikallisen maailmankaikkeutemme keskusta: Yli 1300 galaksia on pakkautunut tiiviiseen ryppääseen vain 65 miljoonan valovuoden päässä. Neitsytjoukko on myös gravitaatiokiinnittynyt, mikä tarkoittaa suunnilleen sitä, mitä luuletkin sen tarkoittavan: Sen jäsengalakseilla on taipumus roikkua toistensa läheisyydessä keskinäisen painovoimansa sitomina.

Tätä suuremmat galaksit muuttuvat hieman epäselviksi galaksin ulkopuolisten rakenteiden määrittelyn kannalta. On olemassa valtavia galaksien kokoelmia, joita kutsutaan ”superklustereiksi”, ja pitkään ne määriteltiin löyhästi ”Eh, se on suurempi kuin klusteri, mutta pienempi kuin maailmankaikkeus”. Niille annettiin myös kauniita nimiä, jotka perustuivat siihen, minkä tähtikuvion läpi katsoimme rakenteen kartoittamiseksi, tai ne nimettiin vanhojen tähtitieteilijöiden mukaan: Neitsyen superjoukko, Hydra-Centauruksen superjoukko, Shapleyn superjoukko jne. Tämä määritelmä toimi hienosti, kunnes meidän piti alkaa tehdä vakavaa työtä; esimerkiksi selvittää, mitä hittoa on tekeillä Suuren vetovoiman kanssa.

Mene virran mukana

Elämme hierarkkisessa maailmankaikkeudessa. Toisin sanoen viimeisten 13-ja-miljardin vuoden aikana aine on kerääntynyt pieniksi rykelmiksi, jotka ovat sulautuneet suuremmiksi rykelmiksi, jotka ovat sulautuneet vielä suuremmiksi rykelmiksi. Juhlat pysähtyivät kuitenkin noin 5 miljardia vuotta sitten, kun pimeä energia alkoi hallita … mutta se on toisen artikkelin aihe.

Maailmankaikkeutemme on jo muodostanut galakseja, ryhmiä ja klustereita. Oma Lähiryhmämme on tiivistymässä, ja Linnunrata ja Andromeda ovat matkalla törmäykseen noin 5 miljardin vuoden kuluttua. Itse Paikallinen ryhmä sekä eräät muut ryhmät ja pienemmät klusterit risteilevät gravitaatioväyliä pitkin kohti keskustan Neitsytklusteria, joka on sopivasti nimetyn Neitsyt-superklusterin keskipisteessä.

Ja kaikki lähistöllä oleva – mukaan lukien Linnunrata, Andromeda, Neitsytklusteri ja sen lähiympäristö – on matkalla kohti Suurta vetovoimatekijää. Yhdistelmä kehittyneempiä (lue: mitä tahansa) tutkimuksia välttämisvyöhykkeellä ja kehittyneempi (lue: mitä tahansa) ymmärrys siitä, mikä tarkalleen ottaen on ”superjoukko”, ovat alkaneet purkaa Suuren Vetovoiman mysteeriä.

Sen sijaan, että kyseessä olisi vain ”suuri galaksien möykky”, tutkimukset galaksien nopeuksista maailmankaikkeuden paikallisessa naapurustossamme ovat johtaneet parempaan työstettävään määritelmään ”superklusterille”: avaruuden tilavuus, jossa kaikki tuossa avaruudessa olevat galaksit ”virtaavat” kohti yhteistä keskustaa. Tämä määritelmä on muokannut käsitystämme paikallisuniversumista. Neitsyt-superklusteri ei ole erillinen kohde, vaan vain yksi haara (oikeudenmukaisesti sanottuna valtavan suuri haara) vielä suuremmasta rakenteesta: Laniakea-superklusterista.

Ei-niin-suuri-vetovoima

Katsottaessa supergalaktisia rakenteita ainevirtojen linssin läpi on helppo nähdä, mistä Suuressa vetovoimassa on kyse. Elämme hierarkkisessa maailmankaikkeudessa, jossa pienet rakenteet rakentuvat kuin galaktiset legopalikat suuremmiksi kokonaisuuksiksi. Linnunrata ja Andromeda suuntaavat kohti Paikallisen ryhmän keskustaa, kun se tiivistyy. Kaikki Neitsyen superjoukon aineet putoavat kohti sen keskustaa: Neitsytpilveä.

Ja kaikki Laniakean superjoukon aineet putoavat kohti sen keskustaa, jossa tällä hetkellä on Norman pilvi, joka on kaikkien niiden kaasujen ja galaksien kasauma, jotka jo ehtivät sinne.

Suuri Vetovoima ei siis ole oikeastaan mikään asia, vaan paikka: maailmankaikkeuden lohkomme polttopiste, yli 13 miljardia vuotta sitten liikkeelle lähteneen prosessin lopputulos ja luonnollinen seuraus maailmankaikkeutemme ainevirroista ja aineen kasautumisesta. Miten tämä prosessi alkoi? No, sekin on toinen artikkeli….

Ja ennen kuin lähden: Suuri Vetovoima ei pysy niin suurena pitkään. Itse asiassa emme koskaan saavuta sitä. Ennen sitä pimeä energia repii Norma-klusterin pois luotamme. Klusterit pysyvät ennallaan, mutta superklusterit eivät koskaan ole nimensä veroisia. Lohduttautukaa siis sillä: meillä ei ole mitään pelättävää Suurta Vetovoimaa kohtaan.

Lue lisää kuuntelemalla jakso ”Mikä on Suuri Vetovoima?” Ask A Spaceman -podcastista, joka on saatavilla iTunesissa ja verkossa osoitteessa http://www.askaspaceman.com. Kiitos Jone L:lle kysymyksestä, joka johti tähän jaksoon! Kysy oma kysymyksesi Twitterissä käyttämällä #AskASpaceman tai seuraamalla Paulia @PaulMattSutter ja facebook.com/PaulMattSutter.