Einasto astronoomilised paradigmad

23. veebruaril 80-aastaseks saanud akadeemik Jaan Einasto ei ole vintske mees mitte ainult teaduses, vaid ka teaduse tutvustamises. Eestiliku jonniga on ta nihutanud astronoomia paradigmasid.

 Kui teil on vaja teada, mis meist saab, siis võite seda küsida astrofüüsik Jaan Einasto käest. Ta vaatab teile oma leebete ja palju näinud inimese tarkade silmadega otsa ning ütleb umbes nii: „Universumis valitseb korraga nii kord kui ka kaos.” Einasto ei ennusta teie, vaid universumi saatust – vaadates seda universumi mineviku pealt. Ja teeb seda nii kindlalt ja säravalt, et valiti 1999. aastal korraldatud Eesti Päevalehe ja Eesti Entsüklopeediakirjastuse küsitluses eesti rahva möö­dunud sajandi 100 suurkuju hulka.

Küllap ajas ka eestilik jonn Einasto üksvahe poliitika poole. Ent nagu universum, nii arenes ka see algatus ootamatul kombel. See säästis teadusele ühe mõtleja, kes on astronoomia paradigmasid muutnud õige mitmel korral.

Tumeda aine lugu

Ei juhtu tihti, et mõni loodusseadus nimetatakse Eesti teadlase nimega. Einastol oma seadus on. See kirjeldab, kuidas sfäärilise tähesüsteemi tihe­dus muutub olenevalt kaugusest keskkohast. Selle seaduse esitas Einasto juba 46 aasta eest Alma-Ata konverentsil.

2006. aastal Ilmamaa avaldatud Jaan Einasto teoses „Tumeda aine lugu” on kõige südamlikumad Einasto kirjeldused sellest, kuidas tähetornile uut paika otsiti ja see Tõraverest leiti. Kuidas ha­kati rajama uut observatooriumi ja millised pinged sellest kõigest esile kerkisid. Just paljudel teadlastel pole olnud õnne olla mõne uue ja tõsise teaduskeskuse rajajate seas. On imekspandav, et Einasto suutis pöörata oma teadusjuhi karjääri tippteadlase karjääriks. Ning oma kolleegidega õige mitu korda teadusmaailma üllatada.

Ameerika teadusloolane Thomas Kuhn uuris 1960. aastatel, kuidas teadus areneb. Areng ei toimu pidevalt, vaid revolutsiooniliselt. Maailmapilt muutub hüppeliselt, ühelt paradigmalt teisele. Varjatud aine avastamise lugu ja universumi ehituse taipamise käik tunduvad Kuhni teooriaga sobivat.

Inimese huvi maailmakõiksuse vastu ei näi vähenevat. Küsime alatasa, miks ja kuidas maailm toimib. Klassikalise maailmapildi kohaselt on universum meie lähemas ümbruses – Päikesesüsteemis – korrapärane. Aga suurematel kaugustel on tähesüsteemide paigutus juhuslik.

Tartu täheteadlased pole maailma ehituse avastamisel kunagi tagumiste seas olnud. 75 aastat tagasi näitas Ernst Öpik, et Andromeeda udukogu on tegelikult galaktika. Ja poolesaja aasta eest avastas Grigori Kusmin, et Päikese ümbruses lokaalset tumedat ainet ei ole.

Tume aine on aine, mida me ei oska siiani kuidagi näha, ent otsestest galaktikate omavaheliste liikumiskiiruste mõõtmistest tuleneb, et kusagil peab peituma mass, mis liikumist mõjustab. „Seitsmekümnendate aastate lõpus avastati, et galaktikate ümber peab olema tume nähtamatu kroon, mille mass on galaktika enda massist kümme korda suurem,” ütleb Einasto. „See teade mõjus kui pommiplahvatus.” Meie teadlaste tulemus ilmus kuu aega enne Ameerika astronoomide samalaadset tööd. „Alul ei uskunud ka meie ise oma tulemust, sest see oli nii rabavalt uus,” ütleb Einasto. Pole siis ime, et võttis viisteist aastat, enne kui teadusüldsus idee omaks võttis.

Võitlus varjatud, tumeda aine poolt ja vastu käis ägedalt 1980. aastate alguseni.

Tallinnas toimus 1977. aastal tähtis rahvusvaheline astronoomia-alane konverents, seal peetud ettekannetest selgus, et universumi struktuur on teistsugune, kui arvati varem. „Üldiselt kandus asi pannkoogiteooria poole, aga see ennustas vaid suurte superparvede teket,” kõneles Einasto.

Laest võetud universum

„Tegime Tõraveres universumi ruumilise mudeli, tõmbasime toalakke raami ja riputasime niidi otsast alla kuulikesed. Selgus, et universumis on liiga palju täheparvi, mida me ei osanud paika panna,” meenutab Einasto. „Siis tulime mõttele, et teeme taevast lõike nagu sidrunist ja mõtleme end selle keskele. Nii teinud, nägime, et galaktikad lahknevad meist kettidena.”

„Teatud kaugusel meist on galaktikaid palju, siis on 130-megaparsekine vahe ja jälle tuleb tihedam ala,” selgitas Einasto. „Tuleb välja kihiline universum, ja mis kole lugu – meie oleme jälle keskel ja maailmapilt on geotsentriline nagu enne Kopernikut.” Nii et universum on rakuline, kuid raku mõõtmed on tohutud. Valgusel kuluks ühest servast teise jõudmiseks 400 miljonit aastat.

Universumi rakkude jada osutus üsna korrapäraseks, ent kuna tulemus oli revolutsiooniline, ei tahetud varasemasse maailmapilti mittesobivat fakti uskuda. „Kvantitatiivset analüüsi ei õn­nestunud meil pikka aega avaldada. Nägime hulk aega vaeva, et veenda retsensente ja astronoomilist üldsust, et meie tulemused on korrektsed,” ütleb Einasto.

Miks aine universumis nii korrapäraselt jaotub, pole täpselt teada. „Lained pidid olema sees juba siis, kui universum oli kuum,” kommenteerib Einasto. Pole teada seegi, mis on universumis külma tumeda aine kandja ja kui suur on külma ja kuuma varjatud aine suhe. „Et hariliku ja varjatud aine suhe on üks kahekümnele, siis ei saa varjatud aine tervenisti neutriinodest koosneda,” lausub Einasto.

Nüüdseks on Tõraveres tõestatud, et universumi ehitus on veelgi korrapärasem. Tohutu suured rakud, mille ühest servast teise jõudmiseks kulub valgusel 400 miljonit aastat, on paigutatud nagu väljad malelaual.

Kui senine teooria oleks õige, siis oli Suure Paugu ajal, kui universum tekkis, aine jaotunud juhuslikult. Järelikult peaksid ka universumi rakud olema juhusliku suurusega ja juhuslikult jaotunud. Nii see aga Einasto arvates ei ole. „Praegune universumi pilt on justkui kinni külmunud olek maailma algaegadest ja näitab meile, millised jõud siis esinesid,” selgitab ta ning lisab, et kui nende kolmaski avastus tõeks osutub, ei keera see pea peale küll füüsikat tervikuna, meie praeguse maailmapildi küll.

„Oleme Kuhni kriisi keskel, kus korrapära olemasolu on raske iseloomustada, täpsem iseloomustamine on ees ja selle põh­jused on ebaselged,” selgitab Einasto oma teadusala seisu.