Niin ylhäällä kuin alhaalla, ja niin alhaalla kuin ylhäällä.

Hermes Trismegistos

Johdanto

Fysiikan standardimallin (SM) selitys Auringon ja tähtien synnystä ja toiminnasta eroaa hyvin paljon sähköuniversumi- tai plasmakosmologia-malleista (SU ja PK). SM-teorian mukaan gravitaatio on maailmankaikkeuden keskeisin voima, joka vetää kaiken aineen yhteen. Sähkön rooli jää pieneen sivuosaan tällä kosmisessa näyttämöllä. SM:n mukaan auringot ovat muodostuneet vain sattumanvaraisissa paikoissa, missä gravitaatio on onnistunut vetämään tarpeeksi oikeanlaista ainetta yhteen muodostaen jollakin tuntemattomalla mekanismilla toimivan auringon.​1​

Erään tuoreen SM-teorian mukaan Linnunradan ja lähellä olevan kääpiögalaksi Sagittariuksen miljardeja vuosia sitten tapahtuneen yhteen törmäyksen aaltovaikutukset ovat mahdollisesti saaneet aikaan aurinkokuntien syntymistä (mukaan lukien meidän aurinkokuntamme) ja aiheuttaneen mahdollisesti jopa linnunradan tunnusomaisen spiraalirakenteen muodostumisen.​2​ Jos Linnunrata olisi ainoa spiraaligalaksi, niin tämä voisi olla vakuuttava selitys, mutta kun spiraaligalakseja on avaruudessa lukemattomia, jää tällainen selitys heikoksi.

Onko tämä kaikkeus siis vain sattumanvaraisten törmäysten aikaan saama kosminen vahinko, jossa ei ole mitään selkeää synty- ja toimintamekanismia vai onko olemassa myös vaihtoehtoinen teoria, joka voisi ymmärrettävällä tavalla selittää galaksien, tähtien ja planeettojen mekanismin? Aloitetaan SU/PK mallin historiallisella tarkastelulla.

Birkeland-virta

Christian Birkeland

Norjalainen fyysikko-tutkimusmatkailija Kristian Birkeland (1867–1917) esitti 1900-luvun alussa revontulien johtuvan voimakkaista sähkövirroista maapallon pohjoisnavalla. Testatakseen teoriaa Birkeland teki vuosina 1902–1903 tutkimusretkiä Norjan napa-alueelle ja havaitsi revontulien aikaan muutoksia kompassin suunnassa. ​3​

Birkeland testasi teoriaansa laboratoriossa Terella-kokeella. Terella​*​ oli vakuumikammiossa oleva metallinen pallo, johon johdettiin sähkövirtaa. Birkeland pyrki kokeella todistamaan revontulien syntymistä Auringosta peräisin olevalla sähkövirtauksella.

Birkelandin Terella-koe

Birkelandin teoria sai kuitenkin kunnollisen varmistuksen vasta kun napa-alueille laukaistut satelliitit todistivat Birkelandin teoretisoimien sähkövirtojen olemassaolon. Vuonna 1973 laukaistu laivaston satelliitti lensi matalalla kiertoradalla napa-alueiden yli ja sen magnetometri havaitsi kaksi suurta sähkövirtakerrosta. Toinen sähkökerroksista kulki alaspäin ja toinen ylöspäin.​4​

Ionosfäärin sähkövirtoja.

Viime vuosikymmenellä saimme todisteita Birkeland-virrasta myös muilta planeetoilta, kun Cassini-luotain havaitsi Saturnuksen ja Auringon välillä valtavan kierteisen ”magneettisen köyden”, jota UCL:n tutkijat kutsuvat ”flux transfer eventiksi”.​5​ UCL:n artikkelissa ei mainita kuitenkaan Kristian Birkelandia tai sähkövirtaa, jonka täytyy olla läsnä, sillä magneettikenttiä ei ole ilman sähkövirtaa.

Magneettinen ”köysi” Saturnuksen ja auringon välillä. Kuva: UCL.

Plasmakosmologian isä Hannes Alfvén

Hannes Alfvén

Tiesitkö?
Plasma koostuu ionisoituneesta kaasusta ja vapaista elektroneista. Ionisoituneessa kaasussa atomit ovat menettäneet elektroneja, jotka liikkuvat plasmassa vapaasti. Plasma reagoi herkästi sähköön ja magneettikenttiin.

Ruotsalainen nobel palkittu plasmafyysikko Hannes Alfvén tuki jo vuonna 1939 Birkelandin teoriaa aurinkotuulen aiheuttamista revontulista, mutta jatkoi Birkelandin teorista laajentamalla sähkön ja plasman vaikutukset myös lukuisiin muihinkin kosmisiin ilmiöihin.​6​

Plasmakosmologian isänä pidetty Alfvén argumentoi plasma-mallin käytännöllisyydestä astrofysiikassa, sillä toisin kuin perinteiset pelkkiin havaintoihin ja teoreettisiin laskelmiin pohjautuvat teoriat, plasman käyttäytyminen on skaalautuvaa ja sitä voidaan testata laboratoriossa. ​7​

Perinteiset näkemykset kosmiselle ympäristölle ovat perustuneet sähkömagneettisen spektrin visuaalisen oktaavin havaintoihin, ja viimeisen puolen vuosisadan aikana tätä on täydennetty infrapuna- ja radiohavainnoilla.

Avaruustutkimus on avannut koko spektrin. Erityisen tärkeitä ovat röntgen ja gamma-aalto alueet, joissa on havaittu lukuisia odottamattomia ilmiöitä. Säteilyt näissä alueissa ovat syntyneet luultavasti ensisijaisesti magnetisoidusta kosmisesta plasmasta.​7​

Hannes Alfvén

Alfvénin mukaan sähkövirta jakaa avaruutta osastoihin, joissa toisella puolella virtakerrosta voi olla täysin eri magnetisaatio, tiheys, lämpö ja kemiallinen koostumus​†​.​7​

Alfvén kirjoitti jo vuonna 1986, että avaruutta lävistää sähköisten filamenttien verkosto, joista esimerkkejä voimme nähdä Birkelandin virrassa, Auringon koronassa ja vastaavanlaisissa ”hydromagneettisissa shokki-rintamissa”. Nämä filamentit syntyvät yleensä ”pinne-efektinä”, ja ne siirtävät energiaa ja liikevoimaa pitkien matkojen päähän. Lisäksi sähkövirta muodostaa (plasmassa) useasti sähköisiä kaksoiskerroksia, joissa varautuneet hiukkaset voivat kiihtyä todella suuriin energiatasoihin.​7​

Monikerroksiset magneettikentän linjat ja virran reitit Birkelandin virrassa, joita voi kehittyä plasmassa.

Alfvénin plasmakosmologiaa ei oikein koskaan otettu vakavasti perinteisessä astrofysiikassa, eikä Alfvén saanut julkaistua papereitaan arvostetuissa tiedelehdissä. Nobelin palkinnosta huolimatta hän jäi ainakin kosmologian osalta muusta tiedeyhteisöstä täysin ulkopuoliseksi. Tästä huolimatta monet myöhemmän ajan paremmilla instrumenteilla tehdyt havainnot ovat osoittaneet lukuisia yhtymäkohtia Alfvénin ennustuksiin.

Galaksit ja auringot syntyvät Birkeland-virrassa

Vuosina 2009–2011 Herschel Space Observatory löysi verkoston toisiinsa kietoituneita filamentteja tähtien välisissä kaasupilvissä. Syntyvät tähdet ovat kuin helmiä näiden filamenttien muodostamissa kosmisissa helminauhoissa.​‡​ ​8,9​

Herschelin kuva G49 filamentistä. Kuva: NASA/JPL -Caltech
Taurus molekyylipilvi (plasma filamentti?). Kuva: ESO/APEX (MPIfR/ESO/OSO)/A. Hacar et al./Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin.

Nämä kosmiset filamentit ovat kymmeniä valovuosia pitkiä, ja erikoisena ominaisuutena ne ovat pituudesta riippumatta aina yhtä leveitä. Perinteisen selityksen mukaan nämä muodostuvat räjähtävien tähtien aiheuttamista pamahduksista​§​, joiden paineaallot muodostavat kaasuihin filamentteja. ​10​ Wallace Thornhill kuitenkin kyseenalaistaa tämän teorian:

Missä nämä räjähtävät tähdet ovat? Räjähdyksen tulisi muodostaa säteittäistä kaareutumista näihin filamentteihin. Nämä näyttävät enemmänkin pilvestä pilveen siirtyvien salamoiden aiheuttamilta kiemurtelevilta poluilta. Sitä ne itse asiassa kosmisella skaalalla ovatkin.​11​

Wallace Thornhill

Muuttumaton leveys pitkien etäisyyksien läpi johtuu sähkövirrasta, joka kulkee näiden Birkeland-filamenttien läpi. Jokainen filamentti muodostaa osan suuremmasta virtapiiristä. Virran täytyy olla virtapiirissä sama koko filamentissa, vaikka virran tiheys filamentissa voi vaihdella Bennetin nipistys​¶​-ilmiön seurauksena. Tästä johtuen molekyylipilvien sähkömagneettinen materian keräämisvaikutus, jota kutsutaan Marklundin konvektioksi, on yhtä suuri jokaisessa filamentissa, mikä selittää filamenttien muuttumattoman leveyden. ​11​

Wallace Thornhill

Tähdet muodostuvat filamenttien plasma-pinteeseen

Plasman pinneilmiö tarkoittaa sähköä johtavan filamentin magneettista puristumista.​12​ Tämä ilmiö on yleistä plasmassa, mutta sitä voi esiintyä myös muissa sähköä johtavissa kappaleissa, kuten viereisessä metalliputkessa, joka on rutistunut keskeltä suuren sähkövirran kuljettua sen läpi.


”Salamatikku”. Kuva: Brian James / CC BY-SA

Perusmekanismi plasma-pinteelle:

  1. Johdetaan valtava jännite fuusiopolttoaineella​#​ täytetyn putken läpi. Jos virta ylittää kaasun ionisaatio-pisteen, kaasu ionisoituu.
  2. Virta hyppää tämän välin läpi.
  3. Virta muodostaa itsensä suuntaisen magneettikentän. Tämä magneettikenttä vetää materiaa yhteen.
  4. Atomit voivat tulla tarpeeksi lähelle fuusioituakseen.
Plasma-nipistyksen perusmekanismi. Kuva: WikiHelper2134 at en.wikipedia / CC BY-SA

SU/PK malli argumentoi, että plasma-pinne tapahtuu myös makrotasolla interstellaarisissa (tähdet) ja intergalaktisissa (galaksit) Birkelandin virroissa. Argumentti perustuu laboratoriossa tehtyjen plasma-kokeiden ekstrapolaatiosta kosmisiin havaintoihin. Toisin sanoen monet avaruuden havainnot voidaan tulkita ja selittää yksinkertaisella plasmafysiikalla. Siitä huolimatta perinteinen astrofysiikka ei halua rehellisesti katsoa plasmafysiikan selitysmalleja, vaan pitää visusti kiinni omista eksoottisista teorioistaan. Yksi erinomainen esimerkki on The Twin Jet Nebula​**​, jossa on nähtävissä plasmalle tyypillinen kaksoiskerros sekä filamentin keskellä oleva pinne-vaikutus, johon on muodostunut tähti.

M2-9 The Twin Jet Nebula. Kaksikerroksinen plasma? Onko tämä esimerkki plasma-pinteestä? Kuva: ESA/Hubble & NASA

M2-9 Nebulan evoluutio 1989–2007. NASA GSFC, courtesy R. Corradi, M. Santander-Garcia ja B. Balick

Plasma-pinteen lisäksi tähtien syntymiselle SU/PK teoriassa oleellista on Marklundin konvektio, jonka mukaan kosminen plasma ei ole homogeeninen aine, vaan eri molekyylit erottautuvat plasmafilamentissa sisäkkäisiksi sylintereiksi niiden ionisaatiopotentiaalin mukaan.​13​ Käytännössä tämä tarkoittaa, että SU/PK mallissa Aurinko ei olekaan sisältä vetyä, vaan sillä on metallinen ydin!​11​

Marklundin konvektio. Molekyylit erottuvat plasmassa eri kehille niiden ionisaatiopotentiaalin mukaisesti. Raskaimmat molekyylit, kuten rauta (Fe), pii (Si) ja magnesium (Mg) ovat sisimmällä kehällä ja uloimmalla kehällä ovat helium (H), happi (O) ja typpi (N). Vasemmanpuolinen kuva: Wal Thornhill. Holoscience.com

Winston H. Bostickin laboratorio-galaksi

Winston Bostick (1916–1991) oli yhdysvaltalainen fyysikko, joka tutki plasman käyttäytymistä laboratoriossa. Bostick keksi ”plasmoidit” ja simuloi laboratoriossa plasman avulla galaksien syntymistä.

Bostickin käytti kokeissaan kahta plasma-pyssyä, joilla hän ampui plasmaa tyhjiössä. Kokeissaan Bostick huomasi, että ammuttaessa plasma-pyssyillä suoraan vastakkain, syntyneet plasmakappaleet kimpoavat toisistaan. Voimakkaan yhteentörmäyksen jälkeenkin plasmakappaleet säilyttävät identiteettinsä, joten näitä voidaan pitää ”plasmamagneettisina entiteetteinä” ja kutsua siispä plasmoideiksi.​14​

Bostickin plasmoideja. Magneettikentät aiheuttavat jarrutusilmiötä, joka saa plasmoidit vääntymään ja kiertymään.

Plasmoidien käyttäytyminen on erikoista, sillä magneettikentän jarrutusilmiö saa ne kiertymään ja vääntymään. Tästä huolimatta plasmafilamentit pysyvät erillisinä hydromagneettisina köysimäisinä sylintereinä. Tämä vaikuttaa hyvin paljon samankaltaiselta ilmiöltä, mitä ollaan havaittu Saturnuksen ja Auringon välillä.​5​

Bostickin mukaan plasman jarrutusilmiö saa laboratoriossa aikaan magneettikentän mukaisen plasmasuihkun, joka kaartuu kohti keskustaa. Kaksi plasmasuihkua saa aikaan plasmoidin, joka vastaa kaksihaaraista spiraaligalaksia, mutta useampi suihku saa aikaan useampihaaraisen spiraaligalaksin. Bostick esitti tämän toimivan samalla tavoin myös galaktisella skaalalla.​14​

Bostickin ”spiraaligalaksi”-plasmoidit

Pohdintoja

Tässä artikkelissa olen pyrkinyt esittämään, että sähkö- ja plasmamekaniikalla pystytään selittämään myös kosmisen skaalan ilmiöitä, kuten galaksien ja tähtien syntymistä. SU/PK mallissa sama kaava koostuu eri tasoilla. Galaksit muodostuvat supervoimakkaissa intergalaktisisissa Birkeland-virroissa plasmoideina, jotka saavat spiraalimuotonsa yksistään sähkön ja plasman toiminnasta johtuen​††​.

Galaksit toimivat tässä mallissa eräänlaisina sähkömuuntajina, jotka tiputtavat intergalaktisen sähkövirran pienemmäksi luoden pienempiä Birkeland-virtoja, joiden plasma-pinteessä syntyy tähtiä. Tähdet vastaavasti ovat interstellaaristen Birkeland-virtojen muuntajia, jotka tiputtavat latauksen planetaariselle tasolle ja lähettävät sähkövirtaa aurinkokuntansa planeetoille.

Max Planck instituutti teki vuonna 2005 supertietokoneella ja 25 teratavulla dataa kaikkien aikojen suurimman universumin historiallisen simulaation, jonka pyrkimyksenä oli osoittaa galaksien ja mustien aukkojen muodostumisen. Entäpä jos Max Planckin käsittelemä data onkin tulkittu väärin, eikä tämä simuloikaan todellisuudessa pimeän aineen levittäytymistä universumissa, vaan plasman ja sähkövirtojen levittäytymistä?

Millenium simulaatio. Kuva: Max Planck institut für astrophysik.

  1. ​*​
    Tarkoittaa ”pientä maata” latinaksi.
  2. ​†​
    Palaan tähän myöhemmin tässä artikkelissa käsitellessäni Marklundin konvektiota ja sen merkitystä esimerkiksi Auringon koostumukselle.
  3. ​‡​
    Juuri niin kuin H. Alfvén oli vuonna 1986 ja mahdollisesti jo aikaisemmin ennustanut.
  4. ​§​
    Käännetty sanoista ”sonic booms”.
  5. ​¶​
    Allekirjoittaneen käännös sanasta Bennett’s pinch. Tästä voidaan käyttää myös termiä Plasma Pinch.
  6. ​#​
    Tyypillisesti deuterium-kaasu.
  7. ​**​
    Perinteisen teorian mukaan tämä kuolemassa oleva tähti, joka on muuttunut punaiseksi jättiläiseksi ja singonnut materiaa kahteen suuntaan.
  8. ​††​
    Galaksien keskuksissa ei siis ole mustia aukkoja.

Lähteet

  1. 1.
    Clarage M. Special Feature: HOW STARS ARE FORMED. Youtube. Published 2020. https://www.youtube.com/watch?v=QNOk9y_E41I
  2. 2.
    European SA. Galactic crash may have triggered solar system formation. phys.org. Published 2020. Accessed May 26, 2020. https://phys.org/news/2020-05-galactic-triggered-solar-formation.html
  3. 3.
    Birkeland C. The Norwegian Aurora Polaris Expedition, 1902-1903. Vol 1. Christiania, H. Aschelhoug; 1908. https://archive.org/details/norwegianaurorap01chririch/page/n5/mode/2up
  4. 4.
    Stern DP. Electric Currents from Space. NASA. Accessed May 25, 2020. https://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wcurrent.html
  5. 5.
    UCL M& PS. Magnetic Rope observed for the first time between Saturn and the Sun. UCL. Published 2016. Accessed May 27, 2020. https://www.ucl.ac.uk/mathematical-physical-sciences/news/2016/jul/magnetic-rope-observed-first-time-between-saturn-and-sun
  6. 6.
    Alfvén H. Theory of Magnetic Storms and of the Aurorae. Vetenskapsakad Handl. 1939;18.
  7. 7.
    Alfvén H. Plasma Universe. Physica Scripta. Published online 1986:20–28.
  8. 8.
    Arzoumanian D. CHARACTERIZING INTERSTELLAR FILAMENTS WITH HERSCHEL IN IC 5146. ESA. Published 2011. Accessed May 25, 2020. https://sci.esa.int/web/herschel/-/48629-arzoumanian-d-et-al-2011
  9. 9.
    ESA H. Herschel views deep-space pearls on a cosmic string. ESA. Published 2009. Accessed May 25, 2020. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Herschel/Herschel_views_deep-space_pearls_on_a_cosmic_string
  10. 10.
    European SA. Herschel links star formation to sonic booms. phys.org. Published 2011. Accessed May 26, 2020. https://phys.org/news/2011-04-herschel-links-star-formation-sonic.html
  11. 11.
    Thornhill W. Stars in an Electric Universe. 2011 John Chappell Memorial Paper. Published online 2011:1-8. https://www.everythingselectric.com/product-category/free-eu-ebooks/page/2/?add-to-cart=5717
  12. 12.
    Phillips JA. Magnetic Fusion. LOS ALAMOS SCIENCE. Published online 1983. https://fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00285870.pdf
  13. 13.
    MARKLUND GT. Plasma convection in force-free magnetic fields as a mechanism for chemical separation in cosmical plasmas. Nature. Published online February 1979:370-371. doi:10.1038/277370b0
  14. 14.
    Bostick WH. Possible Hydromagnetic Simulation of Cosmical Phenomena in Laboratory. Reviews of modern physics. 1958;30(3):1090–1094. http://articles.adsabs.harvard.edu//full/seri/IAUS./0008//0001090.000.html

-Kaikki tämän artikkelin suomennokset ovat artikkelin kirjoittajan käsialaa.