Näkyvän valon fotonijoukkio avaruudessa

[Risto Rytkönen]

Alkuolettamiani on, ett� valoilmi�n havaitsemiseen tarvitaan kaksi
samanaikaista vastakkaisiin suuntiin py�riv�� fotonia ja puolen
aaltopituuden v�lein olevat fotonit nihiloivat toisensa. Niin ik��n
alkuoletuksiin kuuluu, ett� emittoituneen fotonin nopeus on vakio sen
emittoineeseen atomiin n�hden.

Jotta esim kvasaareista voidaan koota kaukoputkilla vedyn emissioviivojen
aaltopituudella olevaa s�teily� ja n�hd� sit� spektrometrien avulla, t�ytyy
olettaa, ett� alun alkaen fotonien on t�ytynyt olla tietyss� ja ilmeisen
hyv�ss� j�rjestyksess�. Millainen tuo hyv� j�rjestys sitten olisi. Kun
fotonijoukkio saa suunnan, jonkun asian t�ytyy siin� olla alullepanija eli
suunnann�ytt�j�.

Jos oletetaan, ett� t�htien p��asiallinen emittoiva kaasu on t�htien yleisin
kaasu eli vety, voidaan kosmista fotonijoukkiomallia alkaa rakentaa kuuman
vetykaasun varaan. Jotta fotonijoukkio olisi mahdollisimman s��nn�llisess�
j�rjestyksess�, sen syntyolosuhteiden pit�isi olla mahdollisimman stabiilit.
Harvassa kaasussa molekyylien v�liset liikkeet ovat v�h�isimm�t. Olettaisin
siis, ett� kosminen fotonijoukkio syntyy t�htien uloimmissa harvoissa viel�
riitt�v�n kuumissa kaasuissa. Vety emittoi tietyill� aaltopituuksilla.
Emission aaltopituus riippuu vedyn l�mp�tilasta.

Mik� on sitten syy tuon emission alulle, sit� alkua kun n�ytt�� seuraavan
pitk� hyvin j�rjest�ytynyt fotonijoukkio? S�teily� n�ytt�� l�htev�n joka
suuntaan.

Voitaisiin olettaa, ett� se alku on spontaani, mutta kyll�h�n kaikella
pit�isi olla jokin syyns�, seurausta ei pit�isi olla ilman syyt�. Tuo syy
j�� minulta arvailujen varaan. Voisi olla kahden molekyylin tietyn suurella
nopeudella tapahtuva t�rm��minen, terminen liike. Voisi olla avaruuden
"harhailijafotoni" tai yhdensuuntainen pari. Sen (niiden) energian pit�isi
olla kynnysarvoa suurempi, eli suurempi kuin emissioviivan fotonin energia.

Tuo (nuo) alullepanijat kuitenkin m��r��v�t tarkkaan, mihin suuntaan sitten
koko fotonijoukkio l�htee kulkemaan. Sanottakoon tuota alullepanijaa, olkoon
se spontaanin emission seurausta tai avaruuden harhailija k�rkifotoniksi.
Sen suunta m��r�� fotonijoukkion suunnan.

Todenn�k�isint� on kuitenkin ett� alullepanija on tietyn kynnysarvon omaava
aloittajafotoni, k�rkifotoni. Tuon k�rkifotonin tulee saapua tasan
valonnopeudella tietyn energiatason omaavaan atomiin,s�ieker�seen. Kuumassa
kaasussahan atomeilla on terminen liike, Brownin liike. Jos k�rkifotoni
saapuu atomiin, joka "liikkuu" jollakin nopeudella suuntaan tai toiseen
k�rkifotonin valonnopeuteen n�hden, se ei onnistu irroittamaan
sekund��rifotoneja. Kun tuo k�rkifotoni saapuu sopivaan atomiin, sen atomin
t�ytyy olla my�s kolmiulotteisesti olla oikeassa asennossa. K�rkifotonin
tulee saapua py�riv�n� sormuksena renkaana atomin s�ieker�sen renkaan
aukkoon keskelle ja kohtisuoraan. Silloin se pystyy aiheuttamaan
s�ieker�satomin s�ikeiss�, kahdessa vastakkaisessa ja vastakkaisiin suuntiin
py�riviss� s�ikeess� katkeamat. Nuo katkenneet s�ikeet tyrk�t��n k�rjist��n
s�ieker�satomin renkaan sis�lle. Siell� nuo kaksi vastakkaista s�ikeen
kielekett� katkeavat jostain syyst� yhden kiepin py�r�hdetty��n ja j��v�t
atomin renkaan sis�lle yhden aaltopituuden ajaksi. Sin� aikana ne enn�tt�v�t
k�yd� v�lill� pallomaisena ja uudelleen muuttuu renkaaksi sormukseksi ja
sitten katketa ja p��st� ulos atomin renkaan sis�lt�. Siksi ne l�htev�t
atomista yhden aallonpituuden k�rkifotonin per��n.

Miten se k�rkifotoni pystyy nuo kaksi erillist� katkeamaa s�ieker�satomissa
aiheuttamaan. S�ieker�satomissa nuo kaksi vastakkaista katkeamaan tuomittua
s�iett� kiert�v�t katkeamiskohdassaan saman suuntaisesti ja molemmat valon
nopeudella. K�rkifotonissa s�ierengas, sormus py�rii siten ett� s�ikeen
py�rimisnopeus on valon nopeus ja lis�ksi s�ie etenee valonnopeudella.
Sormus etenee kylki edell�, toisella sivulla atomiin n�hden sormuksen
s�ikeen nopeus on kaksi valonnopeutta ja toisella sivulla nopeus on nolla.
Nyt s�ieker�satomin renkaan aukossa fotonin ja atomin s�ikeiden
kohtaamisnopeuksien ero on yksi valon nopeus ja se riitt�� juuri tuon atomin
s�ikeiden katkaisuun. Jos tuo atomi liikkuisi k�rkifotoniin n�hden, niin
atomin renkan aukossa atomin ja fotonin s�ikeiden nopeusero ei olisi tasan
valon nopeus ja onnistunutta katkeamista atomin vastakkaisissa s�ikeiss� ei
tapahtuisi. Fotoni l�htee siis emittoivasta atomista aina valonnopeudella
atomiin n�hden!

K�rkifotoni saa per��ns� vastakkaisiin suuntiin py�riv�t sekundaarifotonit.
K�rkifotoni on energialtaan suunnaltaan ja nopeudeltaan ennallaan ennen
edelliseen atomiin saapumistaan ja pystyy irrottamaan kohtaamastaan
seuraavasta sopivasta atomista (energiataso, geometrinen asento ja liiketila
nolla fotoniin n�hden) uuden identtisen (ainakin l�hes) fotoniparin
edellisen parin seuraksi.

Sekundaarifotonit l�htev�t l�hes k�rkifotonin suuntaan, mutta eiv�t kaikki
ihan samaan suuntaan. Sekundaarifotonit l�htev�t hieman divergoiden
k�rkifotonin linjasta. Divergenssikulma ei ole v�ltt�m�tt� sama kaikilla
sekundaarifotoneilla, mutta sill� lienee joku maksimiarvonsa kuitenkin.
K�rkifotonin linjan kullakin puolella on aina vain samaan suuntaan py�rivi�
fotoneja. Vastaavasti vastakkaisilla puolilla on vastakaisiin suuntiin
py�rivi� fotoneja.

Jos fotonit etenisiv�t suoraviivaisesti avaruudessa, t�llainen
sekundaarifotonien joukkio hajaantuisi kosmologisissa puitteissa niin
laajalle alueelle, ettei siit� kahta fotonia edes samaan kaukoputken
linssiin tai peiliin voitaisi koota. Mutta kulkevatko fotonitkaan sitten
suoraan avaruudessa. Eih�n mik��n muukaan liike kosmoksessa ole
suoraviivaista. Jos fotonit kaartavat, mik� olisi luonnollisin suunta
fotonin kaartumiselle ellei fotonin oletettu py�rimissuunta. Jotta niit�
fotoneja olisi viel� et�isyyksien p��st�kin koottavissa kaukoputkiin olisi
luonnollista, ett� ne kaartuisivat juuri k�rkifotoninlinjaan, ylitt�isiv�t
tuon linjan ja alkaisivat j�lleen divergoida siit� linjasta. Tuota en edes
yht��n osaa arvioida, mink� matkan j�lkeen eniten aluksi divergoinut fotoni
ylitt�� k�rkifotonin linjan. Se riippunee my�s fotonien aaltopituudesta.

Sekundaarifotoni puolestaan t�rm�tess��n atomiin tempaa mukaansa
terti��risi� fotoneja.Tuolloinkin atomin t�ytyy olla sopiva geometrisen
asentonsa, energiansa ja liiketilansa suhteen. N�iden terti��rifotonien
py�rimissuunta on sama kuin sekundaari fotonin.. Terti��rifotonin energia on
hieman pienempi (yksi kvantti?) kuin sekundaarifotonin ja vastaavasti
aaltopituus hieman pitempi. Terti��rifotonit l�htev�t tuon aaltopituuden
kuluttua sekundaarifotonien j�lkeen. Terti��rifotonit divergoivat sitten
hieman enemm�n kuin sekundaarifotonit. Aluksi nekin divergoivat k�rkifotonin
linjasta, mutta alkavat sitten kaartua k�rkifotonin linjaan ja nekinlopulta
kaikki ylitt�v�t tuon linjan ja alkavat uudelleen divergoitua siit�.

Sitten terti��rifotonit vapauttavat kohtaamastaan sopivista atomista
kvatern��risi� fotoneja, jotka ovat puolestaan hieman heikompia (yksi
kvantti) kuin terti��rifotonit ja niiden aaltopituus vastaavasti hieman
pitempi.

Sama meno jatkuu ja muodostuu aina vain lis�� seuraavia fotonirintamia.
Fotonijoukkio jatkuu ja laajenee kapeana kartiona kilometrien mittaiseksi.

Lopulta k�y niin, ett� k�rjess� ensimm�iset sadat tai ehk� tuhannet
fotonirintamat ovat vieneet k�rkifotonin linjasta energiat kaikilta
soveliailta atomeilta, niin etteiv�t ne en�� pysty emittoiman fotoneja.
Fotonikartio alkaa tulla ontoksi per�osastaan. Enemm�n divergoineet ja siis
my�hemm�t fotonit kuitenkin kohtaavat uusia soveliaita atomeja ja ne
emittoivat sitten kyll� lis�� fotonirintamia, mutta ne eiv�t siis en�� ole
kokonaisia ympyr�tasoja vaan keskelt� onttoja renkaita.

Sopivissa stabiileisa olosuhteissa fotonijoukkio kasvaa tuhansien
kilometrien mittaiseksi. Siin� viimeiset ja ��rimm�iset devioivat jo
runsaasti, niin ett� fotonikartion loppuosa levi�� melkoisesti. Kest��kin
kauan, ett� nuo viimeiset fotonit kaareutuvat niin paljon, ett� vihdoin
alkavat j�lleen konvergoitua k�rkifotonin linjaan.

K�rkifotonin linjaa on aina ylitt�m�ss� fotoneja ja vastakkaisiin suuntiin
py�rivi� eli siin� on aina mahdollisuus havaita valoilmi�it�. Mit� kauempana
ollaan emittoivasta t�hdest�, sit� enemm�n on enn�tt�nyt k�rkifotonin linjan
ylitt�vien fotonien energia pienet� ja aaltopituus kasvaa.

T�ss� siis t�m�n mallin yksinkertainen selitys kosmologiselle
punasiirtym�lle. Kun kosmologinen punasiirtym� on 0.1 luokkaa,
fotonijoukkion k�rkeen on matkaa noin 500 km. Kun punasiirtymi� on mitattu
yli viidenkin, niin silloin fotonijoukkio on jo kymmenien tuhansien
kilometrien pituinen. K�rkifotonin linjan ohitettuaan kaikki fotonit
jatkuvat kaareutumistaan ja palaavat sitten lopulta emittoivan t�hden
tuntumiin.

Her�� sitten kysymys, kaareutuvatko kaiken energiset fotonit samalla tapaa,
eli yht� nopeasti, eli viel� toisin sanoen, tekev�tk� avaruuskierroksensa
samassa ajassa ja samalla matkalla. Jotenkin tuntuisi loogiselta, ett�
kierrosaika avaruudessa olisi suhteessa fotonin energiaan ja todenn�k�isesti
niin, ett� suurempienerginen tekee pitemm�n kiekan ja viipyy kauemmin
avaruusmatkallaan kuin pienempienerginen fotoni.

Silloin punasiirtym� ei mittaisikaan suoraviivaisesti emittoivan t�hden ja
havaitsijan et�isyytt�, vaan suuren punasiirtym�n omaavat t�hdet olisivat
l�hemp�n� kuin nyt luullaan.

Miksi Auringon ja l�heisten (linnuradan t�htien) spektri on jatkuvaa
absortioviivoja lukuunottamatta ja miksi kaukaisten kvasaarien spektri on
emissiospektri�, tosin levenneit� spektriviivoja? L�heisist� t�hdist�
l�htenyt fotonijoukkion kartio ei viel� ole enn�tt�nyt hajaantua kovin
laajalle ja siin� on siis viel� kohtuullinen tiheys fotoneja. T�llainen
fotonijoukkiokartio kohtaa toisen fotonijoukkiokartion ja niiden
ulkoreunoissa onkin vastakkaisiin suuntiin py�rivi� fotoneja.
Tilastollisesti noiden kahden kartion fotonirintamat joissain kohdin voivat
sattua samaan tasoon ja per�tt�iset aaltopituuden v�lein ja tulee
tilastollisia tilaisuuksia vastakkaisiin suuntiin py�riville fotoneilla
saapua kohteeseensa atomiin yhden aaltopituuden v�lein ja valoilmi� on
mahdollinen. ja vieress�kin on vastaavanlaisia mahdollisuuksia, niin ett�
valoilmi�ita n�hd��n lukuisamminkin ja ne pystyt��n sitten havaitsemaan
muutenkin kuin yksitt�isin� tapauksina. T�m� sama ilmi� voi tapahtua paitsi
kartioiden ulkopintojen hipaistaessa toisiaan, my�s k�rkilinjojen
kohtaamiseen saakka ja uudelleen niiden ylikin. Toisin sanoen kahdesta
toisensa hieman vinosti riste�v�st� fotonikartiosta saadaan havaittavaksi
kaiken energisi� fotonipareja, eli kaikki aaltopituudet. Saadaan jatkuva
spektri.

Kvasaarien spektri sis�lt�� leveit� emissioviivoja. Kaukaiseen kohteeseen
saapuessaan fotonien t�ytyy j�lleen konvergoida ja saapua l�helle
k�rkifotonin linjaa, ett� niit� olisi riitt�v�sti, ett� voitaisiin olettaa
enemm�n kuin hajatapauksia vastakkaisiin suuntiin py�rivien fotonien
tapaamiselle. T�ten n�it� vain punasiirtym�n osoittaman aaltopituuden
fotoneja on siin� riitt�v�sti. Lyhyempiaaltoiset ovat ylitt�neet
k�rkifotonin linjan jo aikoja sitten ja ovat uudelleen hajaantuneet laajaksi
viuhkaksi ja vaikka riste�isiv�tkin toisen yht� kaukaa tai hieman
l�hemp��kin l�hteneen toisen harvan fotoniviuhkan, sopivien fotoniparien
kohtaamistilanteita ei syntyisi hajatapauksia enemp��. Absorptioviivat,
mitk� kvasaarien leveiss� emissioviivoissa n�hd��n tulkitaan johtuvat
emittoivan t�hden ja havainnoitsijan v�liss� olevista kaasupilvist�. Se ett�
kvasaarien emissioviivat ovat leveit�, johtuu emittoivan kaasun ��rimm�isen
v�h�isist� laajenemisista ja kutistumisista.

Jos emittoiva kaasu laajenee tai kutistuu, siin� emittoivat atomit ovat
pienen pieness� liikkeess� toisiinsa n�hden. Kutistuvassa kaasussa havaitaan
siten punasiirtym� ja laajenevassa kaasussa sinisiirtym�. Tuo kutistuminen
ja laajeneminen pit�� olla hyvin hyvin hidasta ja hallittua, ettei tilanne
mene "�veriksi" tai periaatteessa mik� sit�k��n est�isi. Tuolla �veriksi
menemisell� tarkoitan sit�, ett� laajenevassa kaasussa per�ss� tulevat
fotonit saavuttaisivat edell� kulkevat ja jopa ohittaisivat ne. Ohitus ei
tosin tapahtuisi k�rkifotonin linjassa kaikkien fotonien osalta, vaan
ympyr�n muotoisessa tasossa. Paitsi jos olisi viel� niin ihanteellinen
tapaus, ett� k�rkifotonin sivusuunnassa kaasu kutistuisikin. Silloin
k�rkifotonin linjassa voisi olla todellinen pommitus samanaikaisia kaikkiin
suuntiin py�rivi� fotoneja. (kosminen s�teily?)

Mutta tuonlaatuinen tilannehan olisi l�hes mahdottomuus, eli kaasu
pituussuuntaan laajenisi ja poikkisuuntaan kutistuisi samanaikaisesti.
Sirius B:ll� todetaan punasiirtym�, joka tulkitaan
gravitaatiopunasiirtym�ksi. Se voisi selitty� my�s kutistuvan kaasun
punasiirtym�n�.

Kefeidell� ja monilla muillakin muuttuvilla t�hdill� tavataan rajuja
radiaalinopeuksien muutoksia. Emittoivan kaasun jaksottaiset v�h�iset
laajenemiset ja kutistumiset voisivat selitt�� nuo jaksottaiset puna ja
sinisiirtym�t.

Linnunradan l�hit�hdist� saapuva valo on osittain polarisoitunutta
p��asiassa lineaaripolarisoitunutta. Se selitet��n johtuvan t�htien
magneettisista kentist�. Sen pystyy yht� hyvin selitt�m��n my�s t�htien
py�rimisest�. Kun t�hti py�rii, sen uloinkin stabiili kerros py�rii hitaasti
t�hden mukana. Kun emissiota pitk�sss� fotonijoukkiossa lopulta tapahtuu
laajalla alueella, sen alueen atomit ovat hieman erilaisessa liikkeess�
toisiinsa n�hden.

Jos ajatellaan vastakkaisiin suuntiin py�rivien fotonien
parinmuodosmahdollisuuksia, niin t�hden py�rimissuunnassa (p�iv�ntasaajan)
kaartuvien fotonien l�hett�j�atomien liikkeet poikkeavat naapuristaan
v�hemm�n kuin napojen kautta py�rivien fotonien l�hett�jaatomit.
P�iv�ntasaajan suuntaan py�rim��n l�hteneet fotonit pysyv�t paremmin
kasassa, mutta napojen suuntaan py�rim��n l�hteneet fotonit divergoituvat
toisistaan ylim��r�ist� ja niit� saadaan kaukoputkella koottua v�hemm�n kuin
p�iv�ntasaajan suuntaan py�rivi� fotoneja. T�hden py�rimissuuntaan n�hden
vastakkaiseen suuntaan py�riv�t fotonit samaten pysyv�t kasassa. Siten
kahden t�llaisen fotonijoukkiokartion kohdatessa t�hden kiertosuuntaan ja
sit� vastakkaiseen suuntaan py�rivi� fotoniparien kohtausmahdollisuuksia
tulee enemm�n kuin napojen suuntaan py�rivien fotoniparien.

Kun oletan, ett� fotoni liikkuu vakionopeudella vain sen emittoivaan atomiin
n�hden, luonnollisesti valo saapuu my�s havaitsijalle t�hdest�
vakionopeudella l�hett�v��n t�hteen n�hden. Muutamien
pimennysmuuttujien,kaksoist�htien valok�yrien selittelyss� joutuu kyll�
melkoisiin vaikeuksiin, mutta ehk� joku ne kaikkikin pystyy jotenkin
selitt�m��n.

Jos katsotaan, ettei valon nopeus ole vakio muuhun kuin l�hett�v��n t�hteen
n�hden, on monia t�htitieteen outouksia helpompi ymm�rt�� kuin muuten.
Kvasaarien superluminal kohteet, Linnunradan keskustan nopeahkosti
ilmestyv�t t�hdet ja yht� vikkel��n h�vi�v�t t�hdet (kertaluokka 10 vuotta).
Ei v�ltt�m�tt� edellyt� musta-aukkoteorioita.

Kun kosminen fotonijoukkio kohtaa avaruudessa sopivan kuumaa kaasua, sen
joukkion yksitt�iset fotonit tempaavat mukaansa siit� kaasusta lis��
fotoneja ja fotoni joukkio voi vahvistua, saadaan "linssiefekti", se voi
olla kvasaarimitoissa tai linnunradan t�htien mitoissa (micro- lensing).
V�ltt�m�tt� ei tarvita selityst� s�teilyn kaareutumisesta gravitaatiossa.

Kun fotonijoukkioni kaartaa avaruudessa ja palaa sitten aikoinaan
l�ht�sijoilleen, fotonit periaatteessa voisivat toimia ty�nt�voimallaan
gravitaation aiheuttajina. Ty�nt�voimateoriaa ovat kai muutkin kehitelleet,
jostain luin, ett� Saharovilla olisi ollut sellainen. Koska h�n oli
tiedemies, ilmeisesti h�n kehitti sille teorialleen my�s matemaattiset
mallit. Periaatteessa fotoni kiekan avaruudessa kierretty��n jotenkin
muuttuu, muuttuu esim l�pitunkevammaksi ja samalla se muuttuisi sellaiseen
muotoon, ett� se luovuttaisi energiaansa toisella tapaa, eli enemm�n
"ty�nt�en". Tuo nyt oli kaikkea muuta kuin tieteellisesti sanottu. Se on
pelkk�� spekulaatiota.

Onkohan se kuitenkaan pelkk�� spekulaatiota?????

Valon intensiteetin v�heneminen et�isyyden kasvaessa

Yleisestih�n tiedet�n ja uskotaan valon intensiteetin v�henev�n et�isyyden
neli��n k��nteisesti. Yksinkertaisemmin sanottuna; jos et�isyys valonl�hteen
ja havainnoitsijan v�lill� kasvaa kaksin kertaiseksi, niin intensiteetti
laskee nelj�nteen osaan. T�m�h�n sopii hyvin klassiseen k�sitykseen, ett�
yksi yksitt�inen fotoni riitt�� aiheuttamaan valoilmi�n. Teoriani l�htee
kuitenkin siit� alkuolettamasta, ett� valoilmi�n havaitsemiseksi tarvitaan
kaksi fotonia, ja viel�p� vastakkaisiin suuntiin py�rivin� ja saman
energisin� ja samanaikaisesti reseptoriatomissa. Tuohan merkitsisi sit�,
ett� et�isyyden kasvaessa kaksinkertaiseksi, intensiteetin pit�isi pudota
kuudenteentoista osaan (1/16) Tuo olettamani on siis ensi silm�yksell�
mahdoton tai ainakin vaikeasti selitett�viss�. Onko niin kuitenkaan.
Tuotakin asiaa olen kaiken muun ohella mietiskellyt ainakin parikymment�
vuotta:

Lyhyill� et�isyyksill�, laboratiohuoneen mitoilla ja
satelliittiv�limatkoillakin noita on tietenkin mitattu ja standardimalli
todettu ainakin l�hes paikkansa pit�viksi (mahdollisia v�h�isi� v�liaineessa
tapahtuvaa absortioden aiheuttamaa ep�tarkkuutta lukuun ottamatta).

Viel� Linnunradan l�hiet�isyydelt�, alueelta josta saadaan et�isyykisi�
mitatuksi kolmiomittausten avulla, tuo et�isyyden neli�arvo k��nteisen�
intensiteettiin n�hden voidaan katsoa aika totuudenmukaiseksi. Koko
Linnunradan mittakaavassa et�isyykien arviointo on jo ep�tarkempaa.
Kuitenkin et�isyyksi� pystyt��n arviomaan useilla toisitaan poikkeavilla
menetelmill�, niin ett� p��st�neen Linnunradankin mittakkavassa joltiseenkin
tarkkuuteen. Tuskin tulisi kymmenien prosenttien heittoja, vaikka oma
teoriana kahden fotonin vaatimuksesta olisikin oikea ja standardiolettama
ydden fotonin teoria v��r�.

L�higalakseihin et�isyyksi� arvioitaessa on monia toistaan poikkeavia
et�isyyksien arviointimenetelmi�, niin ettei silell�k��n suuria
virhemahdollisuukisia ole. Kaukaisiimpien galaksien et�isyyden arvioinnissa
k�ytetty supernovien kirkkaus voi olla jossain m��rin ep�tarkka.
Kaukaisimpien galaksien ja kvasaarien et�isyyksien arvioinnissa on sitten
punasiirtym�, se pit�nee summittaisesti ainakin paikkansa, oli sitten
punasiirtym�n todellinen syy mik� tahansa!

Miksi kuitenkin tarjoan edelleen hypoteesia, olettamaa kahden fotonin
v�ltt�m�tt�myydest� valoilmi�iden havaitsemiseksi. Kaksoisrakokoetta on
mielest�ni vaikea selitt�� ihmisj�rkeen k�yv�sti ilman tuota kahden fotonin
hypoteesia.

Noiden kahden vastakaisiin suuntiin py�riv�n fotonin kohtaamismahdollisuus
atomissa (molekyyliss�) riippuu fotonien reittien v�lisest� kulmasta, mik�li
kulma pienee puoleen kohtaamismahdollisuus (valoilmi�t) tulee
nelinkertaiseksi (4). Kun tarkasellaan esimerkiksi lasersuihkun alueelta
laserin ulostuloaukon kokoa esim viiden ja kymmenen metrin et�isyyksilt�,
niin kymmenen metrin et�isyydell� laserin ulostuloaukon halkaisija n�kyy
puolta (1/2) pienemm�ss� kulmassa kuin 5 metrin p��ss�. Eli summa summarum
(1/16)/(1/4) = 1/4. Noin yksinkertaisilla olettamuksilla tuon ongelman
pystyy ymm�rt�m��n.

B. Mik�li fotonit saapuvat puolen aaltopituuden aikaerolla kohteeseensa ,ne
nihiloivat toisensa. T�ss�kin tapauksessa fotonien reittien v�lisell�
kulmalla on merkityksens�. Kun kulma pienenee puoleen, niin
nihilaatiomahdollisuus pienenee nelj�nteen osaan. Nihilaatiot tapahtuvat
useimmat ennen kuin valoilmi�it� alkaa edes muodostua ja j�ljelle j��v�t
vain fotonit, joiden matkaero on alle puoli aaltopituutta. Nuo sitten
kaikessa rauhassa aiheuttavat ne havaitut valoilmi�t. Nihilaaiot tapahtuvat
siis tehokkaammin l�hi- kuin kaukoet�isyydell�.

Auringon mittakaavassa ja Auringon et�isyyden kertaluokassa valovoimakkuutta
muokkaa paljon l�hes samansuuntaisten kohtaavien kosmisten fotonikartioiden
leikkauskohdat. Miten siin� fotonit sattuvat eri kartioissa samoille
kohdille tai paljonko niit� sattuu puolen aaltopituuden v�lein.
Tilastollisestihan jako menee tietysti fifty fifty. Lis�ksi kartioiden
kohtaamiskulmat ovat t�rkeit�. Kun Aurinkoa katsoo kaksinkertaiselta
et�isyydelt�, niin noita toisiaan vinosti leikkavia kartioita on pinta-alaa
kohden vain nelj�sosa. Kartoiden kohtaamiskulma on silloin tilastollisesti
puolta pienempi ja valoilmi�t tulevat silloin nelj� kertaa
todenn�k�isimmiksi.

Tuolloin kuvittelen, ett� Auringon et�isyydelt� valoilmi�t aiheutuisivat
erillisten kosmisten kartioiden kohtaamisista. Jos olettama pit�� paikkansa,
niin ymm�rt�� Aurigon et�isyydell� valon intensiteetin pienemisen nelj�nteen
osaan et�isyyden kasvaessa kaksinkertaiseksi.Ilmeisesti kuitenkin on
tilanteita, ett� reseptorialueelle sattuu kerralla vain yksi kosminen
kartio, sen kohdalla sitten luulisi intensiteetin laskevan kuudenteentoista
osaan et�isyyden kaksinkertaistuessa. Noita tilanteita kuitenkin on
harvassa. Miten niin p��ttelen? Aurigon samoin kuin kaukaisten
kvasaareissakin olevien t�htien s�teily on suurelta osin per�isin
vetyatomeista. Kvasaareista tuleva s�teily johtuu p��asiassa vedyst�,
spektriss� kaksi "vetyviivaa" (tosin leveit�) (ja punasiirtynein�)
muodostavat p��asiassa koko spektrin intensiteetin. Jos kvasaarin t�htien
s�teily on tosiaan vedyst� p��asiassa per�isin, niin Auringon ja
Linnunradankin t�htien s�teily on samaa perua. Kvasaareista saapuu
jotensakin kasassa oleva joukkio fotoneja ainoastaan fotonikartion
loppuosasta (punasiirtynein�), fotonikartion alkuosan fotonit ovat jo
hajaantuneet turhan laajalle alueelle ja vastakkaisiin suuntiin py�riv�t
fotonit kauaksi k�rkifotonin kulkusuunnan vastakkaisille puolille, niin
etteiv�t ne tarjoa valoilmi�ille mahdollisuuksia. Auringosta maahan saapuva
fotonikartio on viel� sen verran hyvin kasassa, ett� naapurikartion kanssa
sattuu kohtaamisia ja kohtaamisia kartion eri osien sek� alku- ett�
loppuosien kesken ja viel� niin, ett� loppuosienkin kohtauspaikoissa on
fotonitiheys riitt�v� valoilmi�ille; saadaan jatkuva spektri.

T�htien jatkuvalle spektrille annetaan oppikirjoissa muunlaisia selityksi�.
Miksi kvasaarien s�teily ei kuitenkaan ole jatkuvaa, vain p��asiassa
kahdesta vetyviivasta johtuvaa. Oma selitykseni ei tuota kysymyst� ja
ristiriitaa pid� sis�ll��n.

Linnunradan t�htien alueella valonvoimakkuuden arviointi tulee tosi
hankalaksi. L�hin t�hti on noin 4 valovuoden p��ss� ja et�isin
nykyk�sitysten mukaan alle 100.000 valovuoden p��sss�.

Linnunradan l�hit�hdilt� tuleva valofotonikartioiden k�ytt�ytyminen on aika
samanlaista kuin Auringosta. L�hit�htien valovoimakkuudet ovat siten
verrattavissa jotensakin hyvin Auringon valon intensiteettiin. L�hit�hdist�
saadaan et�isyys laskettua kolmiomittauksin tarkastikin ja siten pystyt��n
arvioimaan valon intensiteetin korrelaatio et�isyyksiin, kun oletetaan
t�htien kokoja,spektriluokkaa ym huomioon.

L�hit�hdist� n�kyv� valo tulee p��asiallisesti kahden vinosti kohtaavan
fotonikartion k�rjen kohdatessa niin, ett� kartioiden sis�syrj�t siin�
tangeeraavat toisiaan. Fotonithan siin� kartiossa avaruusmittakaavassa
kaareutuvat hieman. T�ll�in fotonikartion tiimalasimainen etuosa voidaan
t�tt�� laskuista jo pois, siin�h�n kaareutneet fotonit ivat jo ohittaneet
k�rkifotonin kuvitteellisen linjan. Noiden kahden toisiaan kohtaavan kartion
pit�� siis l�hte� hieman erikohdista t�hte�, ett� havantokohdassamme nuo
kartiot tangeeraisivat toisiaan k�rjen alueella. L�hialueen t�hdill� tuo
kartioiden l�ht�kohtien v�limatka on pieni verrattuna t�hden halkaisijaan
n�hden.

L�hit�htien et�isyydell� yhden yksitt�isen fotonikartion vastakkailta
puolilta tulevat vastakkaisiin suuntiin py�riv�t fotonit kohtaavat toisensa
jo hieman vinosti ja reseptorissamme esim valokuvauslevyn valoherk�ss�
materiaalissa kulkevat vain lyhyen matkaa niin l�hekk�in, ett� sattuisivat
sopivaan atomiin samanaikaisesti valoilmi�n aikaansaamiseksi. Mit� suurempi
tuo kulma on, sit� pienempi mahdollisuus valoilmi�n havaitsemiselle on
(kulma k��nt�en verrannollinen intensiteetin neli��n). Kahden k�rjist��n
toisiaan tangeeraavan fotonikartion kohdatessa vastakkaisiin suuntiin
py�riv�t fotonit ovat pitk�n matkaa l�hes yhden suuntaiset. Siin� kahdessa
samaan suuntaan matkaavassa fotonijonossa aaltopituus (nopeuskin) voi viel�
olla hieman erilainen ja silloin taatusti ainakin jossakin kohtaa fotonipari
sattuu yht� aikaa sopivaan reseptoriatomiin. L�hit�hdist�mme tuleva valo on
siten jo osittain ja kai suurelta osin kahdesta eri kartiosta per�isin.

Kun menn��n et�isyyksille, joissa t�htien vastakkaisista reunoista l�htev�t
fotonikartiot eiv�t k�rjest��n en�� tangeeraa mill��n matkaa, vaan kaikki
fotonit tavallaan kohtaavat toisensa enemm�n tai v�hemm�n vinosti. Mit�
kaempana t�hti on, sit� kuurempi tuo eri kartioiden fotonien v�linen kulma
on ja valoilmi�mahdollisuus pienee nopeammin kuin et�isyyden neli��n. Ett�
tuon kriittisen et�isyyden voisi arvioida, pit�isi tiett� fotonin
kaareutumiss�de. Senh�n t�ytyy olla valtava, koska valoa kootan kaukaisista
kvasaareista. Kvasaarien et�isyyksien m��rityksess� kuitenkin voi olla
arvaamattomia sudenkuoppia, aivan kertaluokissakin olevia. Linnunradankin
puitteissa trigonometrinen et�isyyden m��ritys onnistuu vain l�hit�htiin,
joudutaan turvautumaan ep�suoriin menetelmiin, mm statistisiin ja
fotometrisiin menetelmiin ja jonnekin noiden alueelle sattuu kriittinen
et�isyys t�hden koon alittaessa fotonin kaareutumisefektin.

Jo ennen Linnuradan keskustan et�isyydell� voi nykyiset et�isyyden
m���ritykset olla mahdollisesti kertaluokkavirheiden suuruisia. Kosmisissa
et�isyyden m��rityksiss� joudutaan aina ottamaan l�hempi et�isyys
standardiksi, mittapuuksi ja joka et�isyysportaassa sama juttu ja joka kerta
virhemahdollisuus vain kasvaa, tietenkin voi v�lill� statistisesti
pienet�kin. Jotakin voisi ehk� p��tell� Linnuradan t�htien
lineaaripolarisaatiosta, jos polarisaation katsotaan johtuvan optisesta
geometriasta, t�hden py�rimisest� ja liikkesst� meihin havainnoitsijoihin
n�hden, eik� t�htien magneettikentist�.

Kefeidien kirkkauksista saadaan arvokasta apua et�isyyksien mittauksissa,
niin jos kefeidit ovat sit�, miksi ne nyky��n tulkitaan. Kefeidej� ei
kaiketi viel� ole havaittu trigonometristen mittausmenetelmien avulla, joten
l�himm�nkin kefeidin et�isyyteen liittyy tietty ep�tarkkuus. Linnunradan
mittakaavaan j��nee siis melkoinen ep�tarkkuus nykyisien mittausmenetelmien
ja oletusten perusteella. Viime aikoinakin on saat luke lehdist�, ett�
Linnuradamme spiraalihaarojen et�isyydet ovat toista kuin aikaisemmin on
oletettu, kertaluokkaeroavaisuuksia kai ei kuitenkaan ole ep�ilty.

Linnuradallahan on joitakin pallomaisia t�htijoukkoja, l�higalakseilla niit�
n�hd��n my�s. Niiden koon perusteella Linnunradan suhteellinen et�isyys
niihin saadaan kaiketi melko tarkkaan arvioiduksi.

Hieman kaukaisempii galakseihin et�isyyksi� voidaan arvioida galaksien koon
perusteella. Et��mm�lle olevien galaksien osalta tulee ep�tarkkuuta, kun
galaksien ulkoreunat h�ipyv�t kaukoputkiemme kuvista. Punasiirtym� tulee
silloin avuksi et�isyyksi� m��ritelt�ess�.

Punasiirtym�n avulla kuvitellaan, ett� et�isyyksien arviointi on helppoa ja
suhteellisen tarkkaakin. Voi ollakin, mik�li nykyteoriat pit�v�t paikkansa.
Oman kaareutuvien fotonien kartiomallin perusteella en asiasta voi olla yht�
varma kuin standarditiedemiehet. Teoriani n�ytt�isi samaa tulosta kuin
nykyteoriat, jos fotonit, kaiken energiset kaareutuisivat avaruudessa saman
verran. Jotenkin tuntuu, ettei asia noin olisi. Tuntuisi luontevalta, ett�
pienempienergiset kaareutuisivat enemm�n ja palaisivat is�nt�galaksiinsa
nopeammin kuin suurienergiset, ellei tlanne ole juuri p�invastoin. Jos
pieneenergiset fotonit kaareutuisivat enemm�n, suuri punasiirtym� antaisi
et�isyyksille liian suuria arvoja ja kaukaisimpien kvasaarien kodalla se
olisi jo kertaluokan verran pieless�.

Galaksien ja kvasaarien et�isyyksi� voidaan arvioida my�s supernovien
perusteella. Jossain kvasaarissa leimahti joku vuosi sitten supernova, jonka
intensiteetti oli h�mm�stytt�v�n voimakas. Ainakin minulle silloin jo her�si
ep�ilys, onko se totta. On nimitt�in hyvin mahdollista, ett� kvasaarin
et�isyys onkin oletettua huomattavasti pienempi. Kaukaisessa kvasaarista ei
n�hd� yksitt�isi� t�hti�. Kvasaarista havaitsemamme valo tuleekin kahdesta
eri t�hdest� l�hteneest� kahdesta kartiosta. Galaksin keskustassa noita
t�hti� on aina runsaammin ja fotonpareja sielt� saapuu l�hekk�isist�
t�hdist� runsaasti, mutta galaksin reunoilla t�hdet ovat harvemmassa ja
sielt� ei noita naapurit�hdista saapvia fotonikartioita satu kaukoputkiimme.
Kaukaiset kvasaarit ovat ilmeisemmin aivan samalaisia kuin l�higalaksimme.

Kun kaukaisten kosmisten et�isyyksien arvioinneissa voi ollakin suuria
ep�tarkkuuksia, niin on mahdollista, ett� niiss� mittakaavoissa on turhaa
mietiskell�, kuinka hyvin standardikaava tai omat olettamukseni pit�v�t
paikkansa, ett� valon intensiteetti on k��nt�en verrannollinen et�isyyden
neli��n, vaikka laboratoriooloissa se n�ytt�kin todelta.

Kun kaukaisemmasta kohteesta meille suuntautuva fotoni ohittaa matkallaan
samanlaisia kohteita, fotoni luonnollisesti tempaa siit� per��ns�
kasaantuvan joukon fotoneja, ne tosin kaikki samaan suuntaan py�rivin�.
Toisaalta noita kaukaisemmasta t�hdest� l�hteneit� fotoneja absorboituu
tuohon ohitettavaan t�hteen. Millaiset fotonit absorboituvat ja mitk�
tempaavat per��ns� taasen suuren fotonijoukkion. Sellaiset fotonit tempaavat
mukaansa isonkin joukkion, jos olosuhteet ohitettavassa t�hdess� ovat
identtiset fotonin l�hett�neen kaukaisemman t�hden. T�ten valikoituu jatkoon
ja kaikkialle sellaiset fotonijoukkiot, joissa vallitsee sama nopeus
rinnakkaisten fotonijoukkioiden kanssa. Tavallaan siin� m��r�ytyy my�s koko
avaruuden tilanne. Avaruushan ei tietenk��n ole mit��n kongreettista, mutta
siell� "tyhji�ss�" kaikki fotonit kulkevat tasan valonnopeuksilla, tuon
kuvitellun tyhji�n kordinaatteihin n�hden. Valon nopeus on siten sama
kaikkialla avaruudessa kosmisissa puitteissa, vaikkakin l�htev� fotoni
l�hteekin valonnopeudella sen emittoivasta atomista ja vaikka naapuriatomit
olisivatkin termisisss� liikkeiss��n nopeitakin (Brownin liike)!

Kvasaarissa havaittu voimakas ja nopea supernovapurkaus johtaa tuollaissin
edell� mainittuihin hypoteeseihin. Supernovan laajenee nopeasti ja akuutti
laajeneminen perustuneekin s�teilyefektiin ymp�rill��n jo olevaan kylmemp��n
kaasukeh��n. Vuoden kuluttua "r�j�hdyksest�" l�mp�efekti ulottuu jo kahden
valovuoden laajuiselle alueelle, supenovasta tuossa r�j�jdyksess� singonneet
kaasut levi�v�t oleellisesti hitaammin. Meit� havaitsijoita kohden suoraan
l�hteneest� kaasusta l�htee aluksi fotoneja, joiden nopeus on tuon
singonneen kaasupilven nopeus plus valon nopeus. Ne kuitenkin absosboituvat
ennen kuin saapuvat kaukoputkeemme. Ne fotonit jotka saapuvat kaukoputkeemme
ry�ppyn�, ovat niit�, jotka l�htev�t meihin n�hden samasta tasosta kuin
r�j�ht�v� t�hti. Tuo absorbtio et�isest� suoernovasta on t�ydellisempi kuin
l�hisupernovasta. Siksi kaukaisen kvasaarin kestoaika on jopa lyhyempi kuin
l�hisupernovan. Tuota kaukaisen kvasaarin supenovan eritt�in voimakasta
purkausta ja sen nopeaa keston on tiedemiespiireiss� ihmetelty, min� en
ihmettelisi, jos hypoteesini osuu oikeaan.