Universums mekanismer fungerar i olika skalor under årtionden, årtusenden och miljarder år. Även mikroskopiska händelser kan få stora konsekvenser.
– Det som gör det svårt är att saker och ting händer över så långa tidsperioder. När vi observerar universum ser vi bara ett ögonblick av processer i olika skeden, säger Alexander Rawlings.
Alexander Rawlings är inne på sitt andra år av sin doktorsavhandling teoretisk extragalaktisk astrofysik. Han studerar alltså universum utanför Vintergatan med hjälp av matematik och fysik.
Stjärnor, exoplaneter och galaxer som föremål för forskning
Rawlings avlade sin kandidatexamen i fysik i Australien. Han fick en praktikplats vid University of Sydney, där han deltog i en extragalaktisk observationsundersökning. Med hjälp av data från teleskop undersöktes galaxernas särdrag.
Rawlings sökte till flera magisterprogram som fokuserar på extragalaktisk forskning. Helsingfors universitet var ett av dem, och det förde Rawlings till ett nytt land på andra sidan jorden.
Liksom Rawlings fortsätter många av dem som har genomfört magisterprogrammet i elementarpartikelfysik och astrofysikaliska vetenskaper att studera och forska. Rawlings anser att programmet utvecklade förmågan att tänka kritiskt och gav praktiska färdigheter såsom programmering och statistisk beräkning. De här färdigheterna gör det möjligt att arbeta både inom statsförvaltning, finanssektorn och som konsult.
– Jag lärde mig om svarta hål och supernovor, men framför allt lärde jag mig av den process som jag genomgick för att förstå dem, det vill säga metodologin.
Det komplicerade förhållandet mellan galaxer och svarta hål
Astrofysikernas prägel syns inte konkret i vår vardag på samma sätt som en bro som designats av en ingenjör, säger Rawlings. Men deras kunskap hjälper oss att få grepp om vår plats i universum.
– Vår forskning hjälper oss att förstå varför vi är här och hur vår framtid i galaxen ser ut.
Rawlings undersöker galaxer och svarta hål, vars uppkomst och utveckling har ett nära men komplicerat samband.
De flesta galaxer, däribland vår egen galax Vintergatan, tros ha ett enormt svart hål i mitten. Massan hos ett svart hål kan vara miljoner eller miljarder gånger större än solens massa.
– Vi vet att det finns ett förhållande mellan dessa två, men vi förstår inte tillräckligt bra hur förhållandet fungerar. Vår forskningsgrupp använder den kod som vi har utvecklat för att modellera samspelet mellan svarta hål och deras omgivning.
I gränslandet mellan kunskap, vetenskap och ingenjörsarbete
Rawlings anser att forskningsresultaten måste vara tillgängliga för alla. Ett färskt exempel är rymdteleskopet James Webb som sköts upp i december 2021 och vars första bilder som delades med offentligheten visade rymdens mest avlägsna objekt som inte kan ses med dess föregångare Hubble.
– Vi behöver inte förstå hur stjärnor föds eller hur galaxernas evolution ser ut för att se bilderna och tycka att de är spännande. Det ligger årtionden av jobb av fysiker och ingenjörer bakom bilderna.
Forskningen kräver komplicerade matematiska system och matematisk utrustning. Forskare tänjer på gränserna mellan kunskap, vetenskap och ingenjörsarbete eftersom de behöver alltmer komplicerade datorer för att modellera processerna.
På Jorden kämpar vi med allvarliga utvecklingstrender, såsom klimatkrisen. Genom att studera det omgivande universum och planeterna kan vi lära oss vad som händer om den globala uppvärmningen inte bromsas.
På Venus, som liknar Jorden, fick växthuseffekten fritt verka. Så kan Jorden se ut som om fyra miljoner år om vi inte gör någonting.
Att förstå galaxernas dynamik är en del av en helhet där galaxens struktur påverkar stjärnornas antal och typer, vilket i sin tur påverkar planeternas bildning och indirekt planeter som Jorden.
– Även om länken är indirekt och kanske svår att förstå, så kan förståelse av helheten hjälpa oss att fatta kunskapsbaserade beslut om hur vi ska navigera nuläget.
Vetenskap och utbildning är byggstenar för vår välfärd. Det är en ödesfråga för framtiden hur vi satsar på dem. Läs mer om hur vetenskap och utbildning påverkar samhället och bekanta dig med våra mål för regeringsprogrammet 2023–2027.