Universumi mustrid

Tiit Sepp | 11.02.2011

Tartu teadlased on Universumi tekke ja arengu saladuste mõistmisele jälle sammukese lähemale astunud. Hetkel käimasolev töö täpsustab, kuidas meid ümbritsev maailm, nii nähtav kui nähtamatu, on koondunud just sellisesse mesitaru-laadsesse kärgstruktuuri, nagu me teda näeme.

Universumi korrapärane struktuur avastati 70ndate lõpus Eestis Jaan Einasto juhtimisel, kes on tänaseni Tartu Observatooriumis aktiivne ideede generaator. Kui vaataksime meie Universumit ülalt alla nagu gloobust, siis näeksime, et peaaegu kõik helendavad objektid – tähed, galaktikad ja nende parved – on koondunud kolmemõõtmelisse mesitarusse. Just selle mesitaru uurimisega Tartu teadlased tegelevadki.

Praegu uuriti sellest kärjestikust ainult “väikest” osa, kõigest umbes 1 miljardikku Universumist. Sellele vaatamata on uuritava ala mõõtmed tohutud, uuritava ala raadius oli 500 miljonit megaparsekit ja seda saab võrrelda Maa ja talle läheduselt teise tähe Alfa Centauri 400 miljoni kordse vahemaaga ja näiteks reisilennukiga tippkiirusel lennates kuluks Alfa Centaurini jõudmiseks 8 miljonit aastat.

Lisaks tohututele mõõtmetele on Universumi uurimisel teisigi raskusi. Planeedid, tähed, galaktikad – ühesõnaga kõik see, mida palja silmaga ja teleskoobiga öötaevas näeb, moodustab Universumi massist napilt 4%. Ülejäänu on niinimetatud tume aine ja tume energia, muuseas ka nende olemasolu avastamisel oli Jaan Einasto esimeste seas. Nende olemasolu selgus, uurides nähtavate objektide liikumist, kus esinenud korrapäratused ütlesid, et meie Universumis on kas midagi meile nähtamatut või ei tea me füüsikast tuhkagi. Korduvad mõõtmised on näidanud, et füüsikast inimkond siiski üht-teist teab ning tumeda aine lugu oligi alanud. Tumeda aine ja tumeda energia omaduste mõistmine ja mõõtmine on üks moodsa kosmoloogia ehk teaduse, mis uurib Universumi teket ja arengut, üks võtmeküsimusi.

Tartu kosmoloogid koostöös Turu Tuorla observatooriumi kolleegidega uurisid seoseid nähtava ehk heleda ja nähtamatu ehk tumeda aine koondumise vahel. Tööks kasutati parimaid algmaterjale, mis hetkel saadaval on. Nähtava aine jaotumisel võeti aluseks Tartu kosmoloogi Erik Tago juhtimisel valminud, USAs asuva Sloani teleskoobi vaatlusandmetel põhinev galaktikate gruppide kataloog. Tumeda aine jaotus saadi aga maailma ajaloo suurima astrofüüsika arvutisimulatsiooni, Millenniumi simulatsiooni tulemustest.

Töö käigus moodustati tumeda aine jaoks sarnane kataloog nagu oli varem olemas juba nähtava aine jaoks ning võrreldi, kas aine on neis koondunud sarnaselt. Selline võrdlus annab hea ülevaate, kas me oleme õigesti aru saanud seaduspäradest, mis kontrollivad tumeda ja nähtava aine koondumist ning erinevate mustriliste või siis teisiti öeldes korrapäraste struktuuride teket kõigis mastaapides. Kuna töö ei ole veel lõplik ning analüüs alles käib, ei saa kõiki järeldusi veel avaldada.

Küll aga võib kindlalt väita, et selline meetod on üks parematest kontrollimaks, kas meie arusaamine meie Universumist on õige, sest just Millenniumi simulatsioon võtab kokku meie senise arusaamise tumeda aine jaotuse arengust. Tulemuste kooskõla vaatlusega näitab meile kätte seniste teooriate kitsaskohad ning aitab vajadusel luua olulisi parandusi senistes teooriates. Samas võib töö anda kasu ka tuleviku vaatlustele, kuna juhul kui kooskõla on piisavalt suur, võime teha reaalseid ennustusi, millistest piirkondadest me uusi mustreid Universumis otsida võiksime.

Kokkuvõtvalt võiks öelda, et meie töö on nagu läbi lukuagu kottpimedas toa tagumises servas oleva rahvatantsuseeliku mustri vaatamine ja uurimine, kuidas erinevate kangarullidega sarnast seelikut kududa saab. Tänu teleskoopide arengule aga läheb meie lukuauk üha suuremaks ja tänu arvutisimulatsioonidele saame kasutada üha paremaid kangastelgi kudumiseks ning seetõttu suudame üha täpsemalt kõiki mustreid seelikul märgata ning tema kudumisprotsessi kangastelgel jäljendada.

Märksõnad: tumeaine, Universum