Maailmankaikkeuden mekanismit tapahtuvat eri mittakaavoissa kymmenien, tuhansien ja miljardien vuosien kuluessa. Jopa mikroskooppisilla tapahtumilla voi olla suuria vaikutuksia.
– Hankalaa tästä tekee se, että asiat tapahtuvat niin pitkällä aikajänteellä. Kun katsomme universumia nyt, näemme vain silmänräpäyksen prosesseista eri vaiheissa, sanoo Alexander Rawlings.
Rawlings tekee Helsingin yliopistossa toista vuotta väitöskirjaa teoreettisesta ekstragalaktisesta astrofysiikasta. Hän siis tutkii matematiikan ja fysiikan keinoin Linnunradan ulkopuolista maailmankaikkeutta.
Tutkimuskohteena tähdet, eksoplaneetat ja galaksit
Rawlings suoritti fysiikan kandidaatin tutkinnon Australiassa. Sydneyn yliopiston harjoittelussa hän osallistui ekstragalaktiseen havainnointitutkimukseen. Teleskooppien datan avulla tutkittiin galaksien erityispiirteitä.
Syntyi halu oppia lisää, ja Rawlings päätyi maisteriopintoihin maapallon toiselle puolelle Helsingin yliopistoon.
Moni alkeishiukkasfysiikan ja astrofysikaalisten tieteiden maisteriohjelman käynyt jatkaa opintojaan ja tutkimusta. Rawlingsin mielestä ohjelma syvensi kykyä ajatella kriittisesti ja tarjosi käytännön taitoja, kuten ohjelmointia ja tilastolaskentaa. Yliopistomaailman ulkopuolella niiden turvin voi työllistyä niin valtionhallintoon, rahoitusalalle kuin konsulttimaailmaankin.
– Opin mustista aukoista ja supernovista, mutta ennen kaikkea opin prosessista, jonka kävin läpi ymmärtääkseni niitä, eli metodologiasta.
Galaksien ja mustien aukkojen monimutkainen suhde
Astrofyysikoiden kädenjälki ei näy arkielämässä käsinkosketeltavalla tavalla samoin kuin insinöörin suunnittelema silta, Rawlings kuvailee. Se auttaa kuitenkin hahmottamaan paikkaamme maailmankaikkeudessa.
– Tutkimuksemme auttaa ymmärtämään, miksi olemme täällä ja miltä tulevaisuutemme galaksissa näyttää.
Rawlings tutkii galakseja ja mustia aukkoja, joiden synnyn ja kehityksen välillä on läheinen mutta monimutkainen yhteys.
Useimpien galaksien, myös oman galaksimme Linnunradan, keskuksissa uskotaan olevan supermassiivinen musta aukko. Sellaisen massa voi olla miljoonia tai miljardeja kertoja Auringon massaa suurempi.
– Näemme, että näillä kahdella on suhde, mutta emme ymmärrä suhteen luonnetta tarpeeksi hyvin. Tutkimusryhmämme käyttää kehittämäämme koodia, jolla mallinnamme mustan aukon vuorovaikutusta ympäristönsä kanssa.
Tiedon, tieteen ja insinöörityön rajoilla
Rawlingsin mielestä tutkimustyön tulosten on oltava kaikille saatavilla. Viimeaikainen esimerkki on joulukuussa 2021 laukaistu James Webb -avaruusteleskooppi, jonka ensimmäiset julkisesti jaetut kuvat näyttivät avaruuden kaukaisimpia kohteita, joita sen edeltäjä Hubble ei kykene havaitsemaan.
– Ei tarvitse ymmärtää tähtien muodostumista tai galaksien evoluutiota pystyäkseen katsomaan kuvia ja innostumaan niistä. Kuviin on uponnut vuosikymmenten edestä fyysikoiden ja insinöörien työtä.
Tutkimus vaatiikin mutkikkaita matemaattisia systeemeitä ja laskennallisia laitteita. Tutkijat venyttävät tiedon, tieteen ja insinöörityön rajoja, sillä he tarvitsevat yhä monimutkaisempia tietokoneita mallintaakseen haluamiaan prosesseja.
Maapallolla kamppaillaan myös vakavien kehityskulkujen, kuten ilmastokriisin, kanssa. Tutkimalla ympäröivää maailmankaikkeutta ja planeettoja opitaan, miten käy, jos ilmaston lämpenemistä ei hidasteta.
Maan kaltaisella Venuksella kasvihuoneilmiö sai vaikuttaa vapaasti. Siltä Maa voisi näyttää neljän miljoonan vuoden kuluttua, jos mitään ei tehdä.
Galaksien dynamiikan ymmärtäminen on pala kokonaisuutta, jossa galaksin rakenne vaikuttaa tähtien määrään ja tyyppeihin, mikä puolestaan vaikuttaa planeettojen muodostumiseen ja epäsuorasti Maan kaltaisiin planeettoihin.
– Vaikka linkki on epäsuora ja ehkä hankala hahmottaa, kokonaisuuden ymmärtäminen voi auttaa tekemään tietoon perustuvia päätöksiä navigoinnista nykytilanteessa.
Tiede ja koulutus rakentavat hyvinvointimme. Niihin panostaminen on tulevaisuutemme kohtalonkysymys. Lue lisää siitä, miten tutkimus ja koulutus vaikuttavat yhteiskunnassa ja tutustu Helsingin yliopiston hallitusohjelmatavoitteisiin 2023–2027. #Siksitiede