Kuva: © NASA

Paikkamme maailmankaikkeudessa

Yölliselle tähtitaivaalle katsellessamme vaikuttaa siltä, että taivaankappaleet, kuten Kuu, planeetat ja tähdet, loistaisivat kiinnitettyinä valtavaan, päämme yli taivaankanneksi kaartuvaan puolipallon muotoiseen kupuun. Paljaalla silmällä katsottuna emme edes erota tähtiä planeetoista, ja Kuukin näyttää olevan tähtien keskellä sulassa sovussa muiden taivaankappaleiden seassa.

Avaruuden mittasuhteita ja etäisyyksiä onkin vaikea arvioida silmämääräisesti. Tilannetta tuskin helpottaa se, että taivaalle katsoessamme näemme vain äärettömän pienen murto-osan siitä kokonaisuudesta, jota me kutsumme maailmankaikkeudeksi, Universumiksi. Maailmankaikkeuden kaukaisimmat tunnetut kohteet ovat meistä noin 14-15 miljardin valovuoden päässä (valovuosi on matka, jonka valo kulkee vuodessa, eli noin 10 000 miljardia kilometriä). Monesti maailmankaikkeuden on uskottu olevan ääretön; asia, joka saattaa olla vaikea käsittää ihmisjärjellä.

Kuvassa on noin 5 miljardin valovuoden päässä sijaitseva galaksijoukko. Punainen kaari oikealla on nuori galaksi noin 13 miljardin valovuoden päässä. (© STScI)

Äärettömän avaruuden rakennuspalikoihin, taivaankappaleiden ominaisuuksiin ja niiden välisiin mittasuhteisiin tutustuttuamme voimme kuitenkin saada maailmankaikkeuden rakenteeseen jotain järkeäkin, tai ainakin pienen aavistuksen siitä, millä tavalla maailmankaikkeus on kaikessa äärettömyydessään rakentunut.

Maapallolta äärettömyyteen

Maa kotiplaneettamme on muiden planeettojen tavoin taivaankappale, joka ei hohda omaa lämpöä eikä valoa. Maa koostuu pääasiassa kivestä ja vedestä, mutta planeetat voivat koostua myös esimerkiksi kaasusta, jäästä tai kaikkien edellisten yhdistelmistä.

Planeettoja kiertää usein yksi tai useampia pienempiä taivaankappaleita, ns. kuita. Maapallon Kuulla ei ole "kuuta kummempaa" nimeä, mutta monien muiden planeettojen kuille on keksitty mitä mielikuvituksellisimpia nimiä.

Yhteistä kaikille planeetoille on se, että ne kiertävät tiettyä keskustähteä omilla kiertoradoillaan. Maapallo ja kahdeksan muuta planeettaa kiertävät lähintä tähteämme, Aurinkoa. Tähdet voivat olla eri kokoisia, ikäisiä ja lämpöisiä. Ne ovat omavaloisia taivaankappaleita, jotka saavat valo- ja lämpöenergiansa niiden sisällä tapahtuvista valtavista fuusioreaktioista. Aurinkokuntamme planeetat ja kuut näkyvätkin tähtitaivaalla siksi, että niiden pinta heijastaa lähimmästä tähdestä tulevaa valoa takaisin avaruuteen.

Aurinko yhdessä kiertolaisineen muodostaa Aurinkokunnan. Auringon lisäksi joillain muillakin lähiavaruutemme tähdillä on havaittu olevan planeettakiertolaisia. Tähtiä on maailmankaikkeudessa arvioitu olevan miljardeja ja taas miljardeja, joten oma aurinkokuntamme ei ole Universumissa varmastikaan ainoa laatuaan. Tähtiä kiertävät planeettojen lisäksi pienemmät taivaankappaleet, kuten asteroidit (pikkuplaneetat) ja komeetat (jäästä, lumesta ja pölystä koostuvia ainekasaumia). Tähtien välissä on myös kaasua, erittäin hienojakoista pölyä ja muita pieniä hiukkasia, ns. tähtisumua, joista tähdet saavat alkunsa.

Vaikka tähtien välillä onkin tähtisumun lisäksi valtavasti tyhjää avaruutta, näyttävät ne suuremmassa mittakaavassa ryhmittyvän suuriksi, sadoista tai jopa miljoonista tähdistä koostuviksi tähtijoukoiksi. Tähdet, tähtijoukot sekä niitä kiertävä ja ympäröivä aines ovat puolestaan kasautuneet suunnattomiksi, jopa tuhansien miljardien tähtien kasautumiksi, galakseiksi.

Oma kotigalaksimme, Linnunrata, on satojen miljardien tähtien laajuinen tähtikiekko. Läpimitaltaan se on noin 100 000 valovuotta ja paksuudeltaan noin 500 valovuotta. Linnunrata, kuten muutkin galaksit, purjehtivat avaruudessa valtavina tähtisaarekkeina tiettyyn suuntaan liikkuen ja samalla keskustansa ympäri pyörien. Täten Aurinkokuntammekin yhdessä lukemattomien muiden tähtien kanssa matkaa Linnunradan ympäri ja sen mukana avaruudessa eteenpäin liikkuen. Lähin Linnunradan kaltainen kierteisgalaksi, Andromeda, on noin 2.2 miljoonan valovuoden etäisyydellä meistä.

Maailmankaikkeuden miljoonat galaksit ovat avaruuden suurimpia rakennuspalikoita, ja näyttävät muodostavan monenkokoisia ryhmittymiä. Ensinnäkin galaksit esiintyvät pienemmissä, muutaman kymmenen galaksin galaksiryhmissä. Niistä muodostuu suurempia, satojen tai tuhansien galaksien muodostamia galaksijoukkoja. Galaksiryhmät ja joukot muodostavat kokonaisuudessaan verkkomaisen rakenteen, joka näyttää avaruudessa jatkuvan äärettömyyteen.

Kuva: © STScI

Avaruustutkimus murtaa tiedon rajat

Avaruus näyttäisi siis olevan täynnä pieniä ja suuria taivaankappaleita, planeettoja, tähtiä ja galakseja sekä tähtien välistä ainetta. Kaikesta maailmankaikkeuden materiasta tunnetaan tällä hetkellä kuitenkin vain murto-osa, noin 10 prosenttia. Loppu koostuu tuntemattomasta, pimeästä aineesta, jonka olemassaolo voidaan havaita vain sen vetovoiman perusteella.

Kauan on kulunut ajasta, jolloin taivaan uskottiin olevan täynnä henkiä, demoneita ja jumalia, ja taivaanilmiöiden olevan merkki niiden mahdista. Vaikka vuosisatoja kestäneen tutkimuksen ansiosta käsityksemme avaruudesta ja samalla koko maailmankuvastamme ovatkin aikalailla muuttuneet, on Universumi yhäkin täynnä lukemattomia arvoituksia. Avaruuden haasteisiin ovat vastaamassa lukuisat tähtitieteilijät, fyysikot ja muut tiedemiehet.

Yhden vastauksen löytyminen synnyttää kuitenkin kymmeniä uusia kysymyksiä; avaruuden valloitus on vasta alkamassa.