AMS:n ensitulokset kiihdyttivät kysymystä pimeän aineen olemassaolosta
09.04.2013
Todisteita pimeän aineen olemassaolosta ja luonteesta etsivän AMS-laitteiston ensimmäiset tulokset vihjaavat, että vastaus on luvassa. Hanketta johtavan nobelisti Samuel Tingin lailla Turun yliopiston professori Eino Valtonen on tulkinnoissaan varovaisempi.
Tutkijat joutuvat vielä odottamaan, että kansainväliselle avaruusasemalle sijoitettu AMS kerää lisää tietoa kosmisesta säteilystä.
– Suurin yllätys ensimmäisissä tuloksissa oli, ettei AMS valtavasta tehostaan huolimatta päässyt kaikkein mielenkiintoisimmalla energia-alueella riittävään tarkkuuteen, Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorion professori Valtonen sanoo.
AMS eli Alpha Magnetic Spectrometer lähetettiin toukokuussa 2011 Nasan sukkulalennon mukana kansainväliselle avaruusasemalla mittaamaan kosmista säteilyä. Ensimmäiset tulokset julkaistiin huhtikuun alussa.
- Varsinaisia yllätyksiä näissä ensimmäisissä tuloksissa ei ollut. Ne ovat samansuuntaiset kuin aiemmillakin laitteistoilla saadut tulokset, mutta tarkempia, Valtonen sanoo.
AMS:n ensimmäisten tulosten pisimmille viedyissä tulkinnoissa todetaan todisteita pimeän aineen olemassaolosta löytyneen, sillä hankkeen johtaja Samuel Ting kertoi kansainvälisen työryhmän mahdollisesti löytäneen ensimmäisen fyysisen jäljen pimeästä aineesta. AMS:n tallentamassa kosmisessa säteilyssä havaittiin jälkiä, jotka saattavat olla peräisin pimeän aineen partikkelien yhteentörmäyksestä.
Ting kertoi ryhmän löytäneen ryppään positroneja, joka saattaa olla peräisin pimeästä aineesta. Nykytutkimuksen mukaan pimeän aineen hiukkaset tuhoavat törmätessään toinen toiseensa ja jättävät jälkeensä positroneja. Tingin mukaan löydetty positronirypäs voi kuitenkin olla peräisin myös pulsarista eli supernovaräjähdyksestä syntyneestä neutronitähdestä.
Vähäinen hiukkasmäärä yllätti
Valtosen mukaan nyt onkin maltettava odottaa, että AMS kerää lisää dataa.
– Suurin yllätys nyt julkaistuissa tuloksissa on se, että vielä ei päästy riittävään tarkkuuteen energia-alueilla, missä ne mielenkiintoisimmat asiat tapahtuvat. Nyt vaaditaan vain lisää aikaa, että pääsemme kiinni parempiin tuloksiin, professori Valtonen sanoo.
AMS:n keräilykyky on vähintään 100 kertaa suurempi edeltäjiinsä verrattuna. Silti puolentoista vuoden keräilyjakso ei tuottanut riittävästi hiukkasmääriä. Voiko se olla tutkimustulos, jää sekin Valtosen mukaan vielä avoimeksi.
– Jos hiukkasten lukumäärä osoittautuu todellakin hyvin pieneksi, silläkin tiedolla voi olla tutkimuksellista arvoa, sillä hiukkasten lukumäärä on riippuvainen energiasta. Vähäinen määrä voi johtua siitä, että niitä ei kerta kaikkiaan ole, ja se olisi merkittävä tutkimustulos, Valtonen sanoo.
Koska uutta tietoa olisi saatavissa, sitä Valtonen ei uskalla arvuutella. Ting arvioi, että pimeän aineen salaisuus ratkeaisi jo lähikuukausina.
Turusta lähdetään tiedonhakuun
Turun yliopiston avaruustutkimuslaboratorio on osallistunut Tingin johtamaan hankkeeseen vuodesta 1995 eli sen alusta asti. Turkulaiset olivat valmistamassa AMS:n maatukilaitteistoa sekä hiukkasten rataa mittaavia piinauhailmaisimia sekä suprajohdemagneetteja. Turkulaiset ovat myös hyödyntämässä ensimmäisiä tuloksia.
- Eräs opiskelijamme on lähdössä Italiaan prosessoimaan AMS:n dataa niin, että me voimme sitä Turun yliopistossa analysoida. Me haluamme tietoa erityisesti auringon hiukkasista, joilla on niin suuret energiat, ettei niitä ole aiemmin pystytty mittaamaan, Valtonen sanoo.Aiemmin turkulaiset ovat keränneet vuonna 1995 avaruuteen laukaistun ERNEn avulla tietoa auringon hiukkasista. Nyt AMSin tietojen uskotaan tarkentavan ja laajentavan aiempaa tutkimusta.
Pimeä aine tunnustettu, muttei tunnistettu
Tiedemaailmassa on yhteinen käsitys siitä, että pimeää ainetta on olemassa. Avaruusjärjestö ESA:n Planck-avaruusteleskoopin havaintojen perusteella maailmankaikkeudesta lähes 27 prosenttia muodostuu pimeästä aineesta.
Pimeää ainetta ei kuitenkaan ole pystytty tunnistamaan. AMSn aineistoa analysoidaankin nyt eri puolilla maailmaa. Sen kokoaman datan uskotaan paljastavan uutta tietoa maailmankaikkeuden syntyvaiheista sekä todisteita antimaterian ja pimeän aineen olemassaolosta tai olemattomuudesta.
Teksti: Erja Hyytiäinen
Teksti: Erja Hyytiäinen
Kuvat: NASA, Tuomas Koivula