GRAVITAATIOAALTOJA

11. helmikuuta vuonna 2016 LIGO-observatorion tutkimusryhmä julkaisi tiedemaailmaa ravistelevan uutisen gravitaatioaaltojen havaitsemisesta. Havaintoa pidettiin välittömästi alkaneen vuosituhannen tiedeuutisena ja jopa Nobelin palkintoja ollaan jo jakamassa tälle tutkimusryhmälle. Tavallinen kansalainen puolestaan hämmästelee mitä hyötyä tästä nyt sitten taas onkaan kenellekään. Osa meistä, minä mukaan lukien, on kiinnostunut asiasta, mutta ymmärrys ei riitä käsittämään asian merkitystä. Tämän vuoksi ajattelin kerätä gravitaatioaalloista muutaman tiedonmurusen ja vääntää asian pääsisällön rautalangasta itselleni kirjalliseen muotoon.

https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211

Gravitaatioaallot eivät ensinnäkään ole uusi keksintö. Ilmiön on ennustanut jo Albert Einstein yleisen suhteellisuusteorian yhteydessä (ja itse asiassa teoria edellyttää aaltojen olemassa oloa). Niiden puuttuminen aiheuttaisi siten perustavan laatuisen ongelman suhteellisuusteoriaan. Tämänkertainen havainto aalloista ei ole ensimmäinen laatuaan siinä mielessä, että niitä on ilmoitettu havaituksi jo muutamia kertoja aikaisemminkin. Aikaisemmat havainnot ovat kuitenkin osoittautuneet virheellisiksi. Tällä kertaa havainnot vaikuttavat kuitenkin varsin luotettavilta ja jos aallot todellakin löytyvät, ovat suhteellisuusteorian periaatteet vihdoin sadan vuoden jälkeen hyvin varmalla pohjalla.

Gravitaatioaallot ovat siis nimensä mukaisesti painovoiman aiheuttamaa värähtelyä, joka tapahtuu avaruudessa. Voimakkaimmat aallot voivat olla peräisin alkuräjähdyksestä tai tällä kertaa havaitussa kahden mustan aukon sulautumisessa yhteen. Syntyvät aallot kulkevat valon nopeudella ja läpäisevät kaiken. Kotikonstein gravitaatioaaltoja voi kokeilla vaikka seuraavasti. Laita lapset pitämään lakanaa niin, että se pingottuu riittävän kireälle. Tämän jälkeen pudota jokin painava esine lakanan keskelle. Kun esine putoaa lakanalle, painuu se raskaan esineen vaikutuksesta hieman alaspäin. Samalla sen ympäriltä lähtee pieniä aaltomaisia väreilyjä kohti lakanan laitoja. Mitä painavampi esine, sitä suurempi värähtely ja painauma. Tällä joustavalla periaatteella käyttäytyy myös avaruus.

Ja sitten se kysymys… entä sitten? Mitä hyötyä on gravitaatioaalloista? No, eipä juuri mitään tavalliselle ihmiselle (ainakaan toistaiseksi). Jos kuitenkin katsoo asiaa hieman laajemmasta näkökulmasta, niin yksi hyvä puoli on tietysti suhteellisuusteorian todistaminen oikeaksi. Suhteellisuusteoria on nimittäin periaate, jonka mukaan esimerkiksi nykyaikainen paikannustekniikka on rakennettu. Voimme siis jatkossakin luottaa siihen, että puhelimien ja navigaattorien GPS-tekniikka toimii luotettavasti, sillä niiden toiminta perustuu juuri suhteellisuusteoriasta johdettuihin sovelluksiin. Gravitaatioaaltojen käyttäminen johonkin hyödylliseen lienee kuitenkin vasta tulevien sukupolvien asia. Teoreettisella puolella aaltojen havaitseminen antaa kuitenkin mahdollisuuden täysin uudenlaiseen fysiikkaan, kun gravitaatioaaltojen olemassa olon vaatimia teorioita voidaan tarkentaa. Samalla tutkimustyössä päästään esimerkiksi edelleen hieman syvemmälle maailmankaikkeuden alkuun tai vaikkapa mustien aukkojen tutkimukseen. Vain aika näyttää kuinka merkittävästä asiasta on loppujen lopuksi kysymys.