Katoavat planeetat
Tieteessä on aina mukana tulkintaa. Kukaan tieteentekijä ei ole absoluuttisen objektiivinen, vaan aivan jokainen on altis alitajuisille näkemyksille, omakohtaisille kokemuksille ja oman ajattelunsa rajoituksille. Ne taas vaikuttavat siihen, miten tiedettä tehdään, mitä tutkitaan ja minkälaisessa valossa saatuja tuloksia tarkastellaan.
Jokaisella on omaa ennakkotietoa. Tieteessä sillä tarkoitetaan tietoa, joka tutkijalla oli ennen kuin hän suoritti tieteellisen kokeensa, keräsi mittauksia ja informaatiota, teki havaintoja ja analysoi niitä. Saatuaan uutta tietoa, tutkijat sitten yhdistävät sen ennakkotietoihinsa Bayesilaisen inferenssin avulla ja saavuttavat synteettisen tiedon, joka voi toimia uutena ennakkotietona ennen seuraavaa tieteellistä koetta. Jokainen tutkija jatkaa tätä prosessia koko uransa, saaden samalla jatkuvasti tietoa lukuisten muiden tutkijoiden kokeista. Ideaalitapauksessa kaikki tutkijat päätyvät lopulta samaan synteettiseen tietoon mutta käytännössä niin ei koskaan käy. Tutkijat päätyvät vain keskimäärin löytämään tarkasti todellisuutta kuvaavan selitysmallin — siitä esiintyy tutkijoiden keskuudessa aina poikkeavia ja ainakin osittain virheellisiä selitysmalleja.
Tähän kuitenkin perustuu tieteellisen metodin voima. Tiede on oikeastaan vain itseohjautuva, maailmankaikkeutta selittämään pyrkivä prosessi, joka hakeutuu asymptootisesti kohti totuutta muttei koskaan saavuta sitä. Tiede harhailee aina vain lähempänä totuuden tuntumassa, ottaen tosin joskus mittaviakin sivuaskeleita. Parasta mahdollista käsitystämme totuudesta kutsutaan tieteelliseksi tiedoksi — tieteellinen tieto ei siis ole totuus, vaan vain parhaiten havaintoihin sopiva selitys maailmankaikkeuden ominaisuuksista ja toiminnasta.
Planeettojen havainnointi ei ole immuunia ihmisten alttiudelle takertua subjektiivisiin näkemyksiinsä. Mikään tiede ei ole. Edes Maapallon tapauksessa havainto planeetasta, pallomaisesta kappaleesta kiertämässä radallaan tähden ympäri, ei ole kiistaton tosiasia kaikille. On olemassa hämmästyttävän nopeasti kasvava joukko litteään maahan uskovia tieteenkieltäjiä, jotka valitsevat heittää romukoppaan suuren osan vakiintunutta tieteellistä tietoa, koska se ei sovi heidän omakohtaiseen kokemukseen ja voimakkaaseen ennakkotietoon maailmasta. Siksi on oikeastaan hämmästyttävää, että olemme kyenneet havaitsemaan jo tuhansia planeettoja kiertämässä tähtiä Auringon lähinaapurustossa tai vieläkin kauempana ja asiasta vallitsee lähes täydellinen tieteellinen konsensus. Lähes.
Kaikkien eksoplaneettojen olemassaolo ei ole kiistatonta, johtuen tutkijoiden subjektiivisista lähtökohdista, jotka joskus vaikuttavat tehtyihin päätelmiin. Jos tähtitieteilijä koettaa etsiä planeetan merkkejä, hän hyvin usein merkkejä löytäessään tarkastelee ensin voisivatko ne olla planeetan aiheuttamia. Joskus muut selitysmallit, joita tähtitieteessä lähes aina on runsain mitoin, jäävät liian vähälle huomiolle.
Hubble avaruusteleskoopin kuvaama läheistä nuorta tähteä Fomalhaut kiertävä planeetta tarjoaa hyvän esimerkin. Vuonna 2004 tähtitieteilijät havaitsivat kirkkaan kohteen tähteä ympäröivän pölykiekon lähettyvillä. Kohde näytti liikkuvan radallaan tähden ympäri ja havainto sai nopeasti planetaarisen tulkinnan — kirkkaan kohteen ajateltiin olevan tähteä kiertävä jättiläisplaneetta Fomalhaut b, jolle annettiin nimeksi Dagon kansainvälisen tähtitieteen unionin toimesta. Vaikka kävi nopeasti ilmi, että planeettakandidaatin rata oli hyvin soikea ja sen etäisyys tähdestään vaihtelisi noin 30 ja 300 AU:n välillä, mikä häiritsisi vakavalla tavalla tähteä ympäröivää pölyrengasta, havainnon planetaarinen tulkinta pysyi suosituimpana selityksenä.
Tuoreemmat havainnot kuitenkin osoittivat, että Dagon oli kadonnut — se oli himmentynyt ja laajentunut tasaisesti ja muuttunut lopulta niin himmeäksi, ettei sitä enää näkynyt Hubble avaruusteleskoopin tarkoissa kuvissa. Planeetat eivät voi kadota tällä tavalla. Mitä oikein oli tapahtunut?
Osa tähtitieteilijöistä oli alusta lähtien kiinnittänyt huomiota siihen, että planeetaksi tulkittu kirkas kohde ei näkynyt lainkaan infrapuna-alueen havainnoissa — se ei siis lähettänyt lämpösäteilyä planeettojen tavoin. Kyse oli siten todennäköisemmin jostakin muusta. Se jokin muu näyttää olleen kirkas pölypilvi, joka laajeni ja himmeni hajotessaan avaruuteen. Havainnoissa näkyi jättiläisplaneetan sijaan kirkas välähdys, joka aiheutui tähteä kiertävien pienempien kappaleiden törmäyksestä, ja josta jäljelle jääneen pölyn Fomalhaut puhalsi tähtituulen mukana kauemmaksi avaruuteen.
Eksoplaneetta hukassa
Tähtitieteilijät hukkaavat planeettoja. Tarkemmin sanoen, heidän tulkintansa havainnoista saattavat olla vääriä, jolloin planeettalöytönä pidetty havainto haihtuu ilmaan uuden paremmin perustellun tulkinnan tieltä, kuten kävi Fomalhaut b:n tapauksessa. Planeettakandidaatti voi kadota, kun sen olemassaolon paljastaneet havainnot onnistutaan mallintamaan aiempaa tarkemmin. Koska ensimmäinen askel uusien matemaattisten ja tilastollisten mallien ja työkalujen sekä mallinnusmenetelmien käyttöönotossa on aina niiden soveltaminen vanhoihin havaintoihin, planeettalöydöt joutuvat armotta uuteen testiin aina menetelmien kehittyessä — ei vain silloin, kun saadaan kerättyä uusia havaintoja.
Pohjimmiltaan on kyse siitä, minkälaiset selitysmallit sopivat havaintoihin parhaiten. Jos mittaukset voi selittää ilman planeettaa yhtä hyvin kuin planeetan kanssa, oletukselle planeetan olemassaolosta ei voida katsoa olevan todistusaineistoa. Se ei kuitenkaan tarkoita, että planeettaa ei ole. Todistusaineiston olemattomuus ei ole sama asia kuin olemattomuuden todiste.
Omakohtaisesti tutuin esimerkki hukatusta eksoplaneetasta liittyy lähitähteen nimeltään Gliese 581. Sitä kiertävien planeettojen määrän laskeminen on osoittautunut vuosien saatossa eritäin hankalaksi toimenpiteeksi. Vaikka järjestelmässä väitettiin olevan jopa kuusi planeettaa, en saanut laskettua kuin neljään tarkastellessani niiden määrää vuonna 2011. Sittemmin järjestelmän kaksi planeettaa — toisen niistä arveltiin olevan maankaltainen, potentiaalisesti elinkelpoinen supermaapallo — ovat pysyneet hukassa. Kukaan ei ole myöskään kyennyt osoittamaan, että niiden olemassaolon voisi poissulkea havaintojen perusteella.
Tilanne on tieteessä yleinen. On todettu, että aiemmin esitetylle hypoteesille, tai selitysmallille, ei ole todistusaineistoa. Vaikka se ei tarkoita, että hypoteesi olisi väärä, tilanteessa tehdään aina se yksinkertaistus, että ylimääräiset oletukset jätetään huomiotta.
Todistustaakka on sillä, joka esittää väitteen. Bertrand Russellin kuuluisan analogian mukaisesti, kukaan ei voi aukottomasti todistaa, että Jupiterin radan tuolla puolen ei ole pikkuruista teekannua kiertämässä radallaan Aurinkoa. Todistustaakka on sillä, joka esittää teekannun olevan olemassa.
Eksoplaneetta kiertämässä jotakin kaukaista tähteä on filosofisessa mielessä kuin Russellin teekannu. Joitakin poikkeuksia lukuunottamatta, kukaan ei voi osoittaa, että sitä ei ole olemassa. Sen olemassaolon taas voi osoittaa tekemällä siitä havaintoja, joita ei voida selittää ilman planeettaa. Siksi Fomalhaut b:n ei voida katsoa olevan olemassa. Aivan samoin planeetta Gliese 581 g ei ole olemassa, eikä ole kuvainnollinen Russellin teekannukaan — ennen kuin joku havaitsee sen.
Tähti Fomalhaut kuvasta voinee tulkita myös, että sellaista tähteä ympäröivän pölykiekon kirkkaita pölypilviä olisi symmetrisesti kuten usein niiden muodostelmissa ollut – kuvista havaittavissa. Siis ulkokaarteeseen kiertyvinä vasemmassa yläkulmassa ja oikeassa alakulmassa ja sitten himmeämpiä kertomasi havainto ylhäällä oikeassa sisäkulmassa ja mahdollisesti sille vastinsuunnassa – vasemmassa alakulmassa olisi tai ollut samaa (ei kuvasta havaittavissa, olettamalle).
Sanonta, että Maa kiertää Aurinkoa planeettojen tavoin selvästi havaittuna ja tiedossamme. Avaruudessa kappaleet kiertänevät jotain yhteistä painopisteen keskiötä (Maakaan ei siten aivan täsmälleen kiertäne Auringon keskiötä).
Esimerkkisi ns. teekannun kokoisen kohteen kiertämisestä havaintoja vaikea olisikin tehdä mikäli ei kohteen näköetäisyyteen pääsisi (ihmisten lähettäminä avaruuteen sellaisia teekannuja ei vielä lienekään tiedossa), vaihtamalla nimikkeitä tietysti epätosia väittämiä muodostuisi.
Sikäli kun kappaleet kiertää yhteisen painopisteen ympäri ja mikäli kohteet suhteellisen samaa kokoa eikä muita vetokohteita lähellä niin voinee olettaa kummankin kiertävän toisiaan. Sitten kun kokoero vähitellen kasvaa niin kierto kohdistunee enempikin vain toisen ympäri, mutta kenties kuitenkin toinenkin jossain hitaammassa tahdissa kiertyy pienemmänkin ympäri.
Aurinkokunnassa muitakin kiertoja ja Auringon kiertymistä (esim. Maahan nähden) vaikeampaa hahmottaa kun useita pienempiä ja suurempia kiertolaisia tasaamassa Aurinkoon kohdistuvia siirtymiä, mutta vain Maan kokoinen ja samalla etäisyydellä kohde kiertämässä Auringon kokoista tähteä kenties jossain aikasuhteessa saisi myös tähtensä kierähtämään painopisteidensä ympäri ja siirtymä siten osaltaan isomman kohteen kierto myös pienemmän kohteen ns. ympäri (vaikka ei täyttä kierrosta tekisikään).
Piti lukea blogi ihan kahteen kertaan ennen kuin uskoin, että kerrankin joku oppinut kertoo rehellisesti, mitä tieteen tekeminen raadollisuudessaan on. Kiitos siitä!
Minua on jo pitkään kummeksuttanut erityisesti kosmologien hapuilu, kun yrittävät selittää uusien, toinen toistaan parempien havaintovälineiden paljastamia universumin saloja. Kun uudet havainnot eivät vastaa omaa käsitystä, havainnoille haetaan selitystä kehittämällä uusia, omaa vanhaa käsitystä tukevia teorioita. Eikä kukaan ole oikeasti lähtenyt kyseenalaistamaan vanhojen oppi-isien työn tuloksia, vaan omat teoriat rakennetaan niiden pohjalta ja jatkoksi. Siinä piilee suuri harhautumisen riski. Ratkaisemattomien asioiden ja uusien teorioiden pino vain kasvaa, kun ei uskalleta edetä puhtaalta pöydältä.
Olen verrannut kosmologian nykytilaa mielessäni ristisanatehtävään, joka ei koskaan ratkea, koska siinä on varmana pidettyjä, mutta vääriä sanoja.