Fysiikan Nobel-palkinnot tähtitieteilijöille

Vuoden 2019 Nobel-säätiön myöntämät Nobel-palkinnot luovutetaan kolmelle tähtitieteilijälle. Palkinnon saajat ovat yhdysvaltalainen James Peeples (1/2) sekä sveitsiläiset Michel Mayor (1/4) ja Didier Queloz (1/4).

Vuoden 2019 Nobel-palkinnon saajat. Kuva Nobel-säätiö.

Nobel-säätiö perustelee valintojaan seuraavasti:

”James Peeblesin näkemykset fyysisestä kosmologiasta ovat rikastuttaneet koko tutkimusaluetta ja luoneet perustan kosmologian muutokselle viimeisen viidenkymmenen vuoden aikana spekuloinnista tieteeseen. Hänen 1960-luvun puolivälistä lähtien kehittämänsä teoreettinen kehys on perusta nykyaikaisille ajatuksillemme maailmankaikkeudesta.

Big Bang -malli kuvaa maailmankaikkeutta alkaen sen ensimmäisistä hetkistä, melkein 14 miljardia vuotta sitten, jolloin se oli erittäin kuuma ja tiheä. Siitä lähtien maailmankaikkeus on laajentunut, muuttunut suuremmaksi ja kylmemmäksi. Vain 400 000 vuotta [380 000 v.] alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeudesta tuli läpinäkyvä ja valonsäteet pystyivät kulkemaan avaruuden läpi. Vielä tänäkin päivänä tämä muinainen säteily on ympärillämme ja siihen on koodattuna monet maailmankaikkeuden salaisuudet. James Peebles pystyi teoreettisten työkalujen ja laskelmien avulla tulkitsemaan nämä jäljet ​​maailmankaikkeuden alusta asti ja löytämään uusia fyysisiä prosesseja.

Tulokset osoittivat meille, että maailmankaikkeudesta, jonka tunnemme, on vain viisi prosenttia tähtiä, planeettoja, puita - ja meitä. Loppuosa, 95 prosenttia, on tuntematonta pimeää ainetta ja pimeää energiaa. Tämä on mysteeri ja haaste nykyaikaiselle fysiikalle.

Lokakuussa 1995 Michel Mayor ja Didier Queloz ilmoittivat ensimmäisestä löydöstään aurinkokunnan ulkopuolella sijaitsevasta planeetasta, eksoplaneetasta, joka kiertää aurinkotyyppistä tähteä kotigalaksissamme, Linnunradassa. Etelä-Ranskassa sijaitsevassa Haute-Provencen observatoriossa he pystyivät havaitsemaan räätälöityjä instrumentteja käyttämällä planeetta 51 Pegasi b, kaasumainen pallo, joka on verrattavissa Aurinkokunnan suurimpaan kaasujätteeseen Jupiteriin.

Tämä löytö aloitti tähtitieteen vallankumouksen, ja Linnunradalta on sittemmin löytynyt yli 4 000 eksoplaneettaa. Kummallisia uusia maailmoja, joita edelleen löydetään ja joita on uskomattoman määrä eri kokoisia, muotoisia ja erilaisilla kiertoradoilla. He haastoivat ennakkokäsityksemme planeettajärjestelmistä ja pakottavat tutkijoita tarkistamaan teoriansa niistä fyysisistä prosesseista, jotka johtavat planeettojen syntymiseen. Lukuisten hankkeiden avulla, jotka on suunniteltu etsimään eksoplaneettoja, voimme lopulta löytää vastauksen ikuiseen kysymykseen siitä, onko maailmankaikkeudessa muuta elämää [kuin omamme].

Tämän vuoden palkinnon saajat ovat muuttaneet ajatuksiamme kosmoksesta. Siinä missä James Peeblesin teoreettiset havainnot auttoivat ymmärtämään maailmankaikkeuden kehitystä alkuräjähdyksen jälkeen, Michel Mayor ja Didier Queloz tutkivat kosmisia lähialueitamme metsästääkseen tuntemattomia planeettoja. Heidän löytönsä ovat ikuisesti muuttaneet käsityksiämme maailmasta.” [Käännös englanninkielestä Kari A. Kuure]

Nobel-säätiö julkaisi myös kaksi syventävää artikkelia aiheesta. Nämä ovat
New perspectives on our place in the universe

ja tieteellisen julkaisun tapaan kirjoitettu artikkeli
Physical Cosmology and Exoplanet Orbiting a Solar-type Star

Fysiikan Nobel gravitaatioaaltojen löydöstä

Barry C. Barish

Tämän vuoden fysiikan Nobel-palkinto on myönnetty Rainer Weiss’lle, Barry C. Barish’lle ja Kip S. Thorne’lle. Heidän vuosikymmeniä kestänyt työnsä johti gravitaatioaaltojen havaitsemiseen. Tähän mennessä gravitaatioaaltoja on havaittu viisi kertaa, viimeisin havainto tehtiin elokuun 14. päivänä ja havainnossa osallisena oli nyt ensikerran Italiassa oleva Virgo-observatorio.

Gravitaatioaaltojen olemassa ole esitettiin ensimmäisen kerran Albert Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa vuonna 1915. Monista yrityksistä huolimatta gravitaatioaaltojen suora havaitseminen onnistui vasta 2015, jolloin havaittiin kolme erillistä tapahtumaa LIGO-observatoriossa Yhdysvalloissa. Havainnosta ilmoitettiin helmikuussa 2016.

Gravitaatioaaltojen olemassa olo varmistui kuitenkin jo ennen kuin niistä voitiin tehdä suoria havaintoja. Tutkijat Russel Alan Hulse ja Joseph Hooton Taylor saivat Nobel-palkinnon vuonna 1993, sillä he havaitsivat toisiaan kiertävien neutronitähtien kiertoajan lyhenevän. Järjestelmän energia näytti siis katoavan, sillä neutronitähdet lähestyivät toisiaan ja samalla kiertonopeus kasvoi. Ainoa tapa energian menetykselle oli se, että järjestelmästä poistui energiaa gravitaatioaaltoina.

Rainer Weiss.

LIGO- ja Virgo-observatorioissa havaitut gravitaatioaallot olivat peräisin kahden musta aukon sulautumisesta yhteen. Prosessissa vapautui energiaa useiden auringonmassojen verran ja se poistui nimenomaan gravitaatioaaltoina. Gravitaatioaaltojen havaitseminen lähivuosina tulee avaamaan aivan uuden tutkimusalan, sillä aaltojen havaitsemiseen käytettäviä observatorioita rakennetaan ainakin Intiaan ja Japaniin. Lisäksi ensi vuosikymmenellä aloitetaan avaruuteen sijoitettavan observatorion rakennustyöt.

Kip S. Thorne.

Katso myös artikkelit 

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2016/02/gravitaatiotahtitieteen-synty.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2016/06/uusi-havainto-gravitaatioaalloista.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/06/lisaa-gravitaatioaalltoja.html

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2017/09/uusi-gravitaatioaaltohavainto.html .