Ideed, mis muutsid maailma

Revolutsiooniline tumeaine

Jaan Einasto: galaktikate tumeaine kroon
Kes või mis on tumeaine ja kui palju seda universumis on? Selliseid küsimusi ei osanud kosmoloogid enne Jaan Einastot uneski näha. Seetõttu on mõistetav, et Jaan Einasto ka ise oma karjääri suurimaks saavutuseks tumeaine avastamist peab. Selle avastuse puhul oli tegu millegi täiesti uuega, mis tekitas senises paradigmas pöördumatu nihke. Muidugi sündis ka see teadusrevolutsioon koostöös teiste teadlastega, kuid otsustavad äratundmismomendid on Einasto sõnul eelkõige seotud siiski tema töörühmaga.  Praeguseks on selgunud, et tumeda aine külgetõmbejõud hoiabki meie universumit koos.  Aastal 2003 jõuti tumeaine uurimisel järgmise verstapostini ja avastati, et 96% meie universumist koosneb õige salapärastest koostisosadest. Umbes kolmveerandi meie universumi massist moodustab salapärane tume energia, veidi alla veerandi salapärane tumeaine ning vaid neli protsenti universumist on silmaga nähtavast ja käega katsutavast materjalist.

Superstruktuur

Maret Einasto ja Enn Saar seletavad mandariinide abil lahti, mida tähendab ‘superparvede morfoloogia’
Jaan Einasto viimase kümnendi tulemustest on kõige enam tuntud Universumi suuremastaabilise ehk superstruktuuri uurimine. See on struktuur, mille tüüpilised mõõtmed on 100 Mpc suurusjärgus; 1 Mpc (megaparsek) on 3 miljonit valgusaastat. Kaugus lähima hiidgalaktikani (Andromeeda galaktika) on näiteks ainult 0,8 Mpc, vaid sadu kordi väiksem vaadeldava Universumi koguulatusest. Praeguseks ajaks on kosmoloogid harjunud faktiga, et sellistes skaalades polegi enam isoleeritud objekte, on vaid ühtne suurte tühikute ja pikkade haraliste kettide (galaktikate superparvede) võrgustik.

Jaan Einastolt pärineb ka idee kärjelise struktuuriga universumist. Pärast galaktikatele tumedast ainest krooni pähe panemist hakati Tõraveres uurima, kuidas on universum ehitatud.  Einasto meeskond kogus maailma pealt kokku astronoomide koostatud galaktikaparvede atlased ning varsti avastati, et väga suurtel kaugustel esineb mingi kummaline korrapära. Galaktikate parved pole jaotunud juhuslikult, vaid paiknevad kobaratena.

Jaan Einasto: tumeainest superparvedeni
Seega on universum rakuline, kuid rakkude mõõtmed on tohutud. Valgusel kuluks ühest servast teise jõudmiseks 400 miljonit aastat. See tulemus, mis suure kära saatel ilmus ka ajakirjas Nature, kohtas samuti tugevat vastuseisu. Nüüd tegeldakse universumi suuremastaapse struktuuri uurimisega juba pea igas endast lugupidavas täheteadlaste keskuses.

Galaktikaparved- ja grupid

Kuigi suured tühikud torkavad vaadeldavates galaktikakaartides kõige enam silma ja objektide ehitus (morfoloogia) on järgmine silmatorkav omadus, on struktuuri põhielementideks siiski galaktikaparved ja -grupid. Galaktikaparvedesse kuulub ligi tuhat nn hiidgalaktikat (nagu meie endi kodugalaktika), peale selle veel hulgi väiksemaid kääbusgalaktikaid, gruppidesse vähem. Galaktikaparved paistavad kaugelt silma ja enamasti on nad hästi näha ka röntgenkiirguses. Kuna galaktikaparved on nii hästi vaadeldavad, on nad sobivad objektid struktuuri tekke ja arengu uurimiseks.

Superparvedest, universumi paisumisest ja tumeainest
Koos Grigori Kuzminiga on Jaan Einasto pikka aega tegelenud Tõraveres ka galaktikate dünaamika uurimise ja nende dünaamiliste mudelite koostamisega, lähtudes vaatlusandmetest.

Galaktikate tekke mõistmiseks on oluline teada,kuidas tekkis meie Galaktika, milline on selle täpne ehitus ja leida, kas Galaktikas on veel jälgi tema tekkeperioodist. Kuigi üldine tihedusjaotus Galaktikas paistab keskeltläbi üpris sile olevat, on viimasel ajal leitud erinevaid struktuure tähtede kiirusjaotuses (tähevooge). Suuri lootusi nende uurimiseks pannakse kosmosemissioonile Gaia, mis peaks mõõtma pea miljardi tähe kaugused ja kiirused.

Meie Galaktika kuulub nn hiidgalaktikate hulka. Need on galaktikad, mis on hästi vaadeldavad ja moodustavad põhilise osa ka kaugetest galaktikakataloogidest ja suuremastaabilisest struktuurist. Arvuliselt on aga hiidgalaktikatest palju enam oluliselt väiksemaid, kääbusgalaktikaid. Osa neist on kompaktsed ja hästi uuritavad, kuigi ainult lähedal, sest kaugel näivad nad meie teleskoopide jaoks juba liiga tuhmid. Suur osa kääbusgalaktikatest on aga ka lähedal halvasti vaadeldavad, sest nende pindheledus on väga väike, enamasti alla öötaeva fooni. Nende ehitus ja evolutsiooniline staatus on paljuski mõistatuslik ja ei taha veel hästi mahtuda standardse struktuuri arengupildi raamidesse.

Praegu uuritakse galaktikagruppide omaduste sõltuvust ümbrusest. Leitud vaatlusseosed on olulised, piiramaks teoreetilisi võimalusi galaktikate ja nende kogumike tekkeks. Ja nagu ikka, on meie põhieesmärgiks kontrollida, ja kui õnnestub, siis ümber lükata kaasaegse väljateooria poolt pakutavaid Universumi varase arengu versioone. Las füüsikud ehitavad kiirendajaid, ka see töö, mida eestlased Martti Raidali eestvedamisel CERNis teevad, on Universumi mõistmisele äärmiselt oluline. Me kasutame erinevaid teid, eesmärk aga on ühine – maailma mõistmine.

Tühikud

Tühikud on kõige paremini isoleeritud, kõige kompaktsemad ja seepärast kõige paremini kirjeldatavad struktuuri elemendid. Tühikute dünaamikat uurides leidis Einasto 1990ndate alguses, et kuigi tühikud on hiiglasuured, annavad nad kogu Universumi tihedusse vaevalt 15%  vaadeldavast tihedusest. Siit tuli ka ennustus, et Universumi keskmine tihedus – põhiline suurus, mis Universumi evolutsiooni määrab – on oluliselt alla nn kriitilise. Praegu on see üldtunnustatud fakt. Koos noorte kolleegidega Saksamaalt uuris ta tühikute omadusi ja modelleeris nende arengut. Tühikud pole päris tühjad, peale tumeaine leidub seal ka galaktikaid ja nõrku galaktikakette. Nende omadustes on paremini säilinud jäljed kaugest minevikust.

 

  • Toetajad

    ESF TeaMe Archimedes      Haridus- ja Teadusministeerium