Előfizetés a lapra

Friss cikkek

2019/03/01

Honnan erednek az elemek?

csillagászat, fizika, interjú, Maria Lugaro, MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet, MTA Lendület

Az elemek eredetének nyomába eredt az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet egyik kutatócsoportja. Arra keresik a választ, hol és hogyan jöttek létre a kozmikus környezetünket, s így végső soron a testünket is alkotó atomok. Aligha kell magyarázni ennek a témának a fontosságát, nem véletlen, hogy az MTA Lendület programjának támogatását is élvezi a csoport. A csapat vezetője a torinói születésű fizikus, Maria Lugaro, aki Ausztráliából tette át a székhelyét Magyarországra.

(Fotó: Polgár Tamás)

– Már gyerekkorában érdekelték a csillagok?

– Soha nem akartam tudós lenni, és egy kicsit még most is furcsa számomra, hogy az lettem. Háromévesen balett-táncos akartam lenni. 16 éves koromig minden nap táncoltam, ennek megfelelően táncosként vagy táncoktatóként képzeletem el a jövőmet. Amikor egyetemre mentem, még mindig nem tudtam, hogy politikával, történelemmel, filozófiával vagy matematikával szeretnék-e foglalkozni. Édesanyám fizikatanár volt, ő javasolta, hogy tanuljak fizikát, ami majd jó lesz valamire, ha más nem, középiskolai tanár lehetek. De annyira megtetszett a fizika, hogy fizikussá váltam.

Először elméleti témák érdekeltek, aztán hallottam egy előadást a csillagok belsejében zajló nukleáris reakciókról. Nagyon megtetszett, de hiányoztak az alapismeretek, amikre támaszkodhattam volna. Ezért az első vizsgámra 9 hónapot kellett készülnöm, de a legjobb jegyet kaptam. Ekkor jöttem rá, hogy élvezem és szeretem. Tudom, ez ellentmondásban van a kérdésben rejlő tipikus képpel. De annak, hogy nálam csak az egyetemen történt meg ez az átalakulás, az a fő üzenete, hogy bármikor van az embernek esélye újat kezdeni. Bármikor jöhet egy kanyar, egy nagy fordulat az ember életében.

– Több felé dolgozott a világban. Olaszországon kívül az USA-ban, Angliában és Ausztráliában is. Hogy került Magyarországra?

– Négy évvel ezelőtt még állandó állásom volt Melbourne-ban a Monash Egyetemen, de ez nagyon messze esett az európai kutatási térségtől, ahol azok az érdekes fejlesztések, kísérletek történnek, amelyek fontosak a tudományos munkához. A konferenciákon való részvételt, a találkozást más kutatókkal szintén nagyon körülményes megoldani Ausztráliából. Négy gyermekem van, és ez a tény sem könnyítette meg az utazásokat.

Ezért döntöttem amellett, hogy visszatérek Európába. Svédországtól Görögországig bárhova szívesen elmentem volna. Négy helyre adtam be pályázatot, Spanyolországból és Magyarországról meg is interjúvoltak. Az döntött, hogy az MTA Lendület fiatal kutatói programja megteremtette a lehetőséget, hogy saját csoportot építsek, méghozzá nagyon kedvező feltételekkel. Az is fontos szempont volt, hogy ebben az intézetben a fő kutatási témák közé tartozik a csillagok fizikája, de foglalkoznak a csillagkeletkezéssel és a csillagok körüli korongokkal is, ami engem nagyon érdekel, mert itt keletkeznek a bolygók. Ezekről szerettem volna minél többet megtudni, emiatt is Magyarországot és a Konkoly Csillagvizsgálót választottam. Egyébként nem sokkal korábban jártam Debrecenben egy konferencián. Akkor kezdődött a kapcsolat az MTA Atommagkutató Intézetének Nukleáris Asztrofizikai Csoportjával, és ma már nagyon jó együttműködés van köztünk.

– Miről szól az önök kutatási programja?

– Nagyon leegyszerűsítve a dolgot, a kémiai elemek eredetét kutatjuk. Honnan van a szén meg az oxigén a testünkben, a ritkaföldfémek az okostelefonunkban, azután a vas és a jód, ami az élet számára szükséges. Tudjuk, hogy a csillagok belsejében jöttek létre, ahol kellően nagy a forróság ahhoz, hogy a kisebb atommagokból nagyobbak keletkezzenek. Ennek a folyamatnak a részletei érdekelnek minket.

A konkrét téma a Naphoz hasonló csillagok vizsgálata, melyek idős korukban vörös óriásokká fúvódnak fel, és bennük egy csomó elem keletkezik. Ezek az óriáscsillagok rengeteg port is termelnek, és az általuk kibocsátott por- és gázanyag eljutott abba a felhőbe is, amiből a Napunk is kialakult. Így azt remélhetjük, hogy a Nap kialakulását is jobban megérthetjük.

A keletkezés nagyon fontos nyomjelzői azok a finom kémiai részletek, amiket ma a meteoritikus mintákban látunk. Ezekben beazonosíthatók azok a szemcsék, azok a speciális összetételű apró darabok, amikről kimutatható, hogy csillagokban jöttek létre. Itt végül is összekötjük az elméletet a megfigyelésekkel és a laboratóriumi vizsgálatokkal.

– Kézzel fogható meteoritokat vizsgálnak, vagy adatbázisból dolgoznak?

– A számítógépen modellezem a csillagokat és együttműködöm azokkal, akik a konkrét méréseket végzik a meteoritokon. A kapott számok, eredmények, az összetétel értelmezéséhez kellenek a számítógépek, a nukleáris asztrofizikai modellek.

Napunk előtörténete: hogyan épült fel a Naprendszer anyaga

– Hol tart a program?

– A Lendület program még egy évig tart, de nagyjából megvalósítottuk azt, amire az Akadémia 4 évvel ezelőtt felvett: konkrétan milyen típusú csillag járult hozzá ahhoz az anyaghoz, amiből a Naprendszer anyaga kialakult. Most már meg tudjuk mondani, hogy milyen csillagok járultak hozzá mondjuk a palládiumizotóp-arányokhoz a vizsgált meteoritokban.

– És milyenek?

– A porszemeink azt sugallják, hogy a mi anyagunkat a Napnál fémgazdagabb csillagok hozták létre. A csillagászatban egyébként minden fémnek számít, ami nehezebb, mint a hélium, itt is erről van szó. Korábban azt gondoltuk, hogy a Tejútrendszerben a kémiai fejlődés lineáris folyamat: vannak fémben szegény, gazdagabb és még gazdagabb csillagok, tehát fokozatosan épül fel a gazdagodás. Azóta kiderült, hogy nem! Egy ideig növekszik a fémtartalom, aztán csökkenhet. Egy időben ezt paradoxonnak tekintették, mert egy csillag annál fémgazdagabb, minél közelebb vagyunk a mához. De ma már ezt nem tekintik ellentmondásnak, mert a csillagok migrálnak a Tejútrendszeren belül, és a magas fémarányt ez a vándorlás meg a különféle hatásra bekövetkező szennyeződések is előidézhetik. Viszont a szakma számára fontos visszajelzés, hogy a meteoritminták meg a nukleáris asztrofizika is ugyanarra az eredményre vezet.

Mikroszkopikus szemcse egy meteoritból, amely egy ősi csillagból származik

(IMAGE COURTESY: SACHIKO AMARI)

– Egy nemrég megjelent cikke szerint ezekből az eredményekből az exobolygókról is következtetéseket lehet levonni.

– A radioaktív elemek szerepe alapvető a bolygókeletkezésben is, hiszen bomláshőjükkel képesek megolvasztani a sziklát. A Földben volt elég hő, hogy megolvadjon az egész, viszont a víz elpárolgott és esetünkben nem sok maradt belőle, de – szerencsére – elegendőnek bizonyult az élet létrejöttéhez és fennmaradásához. Így most tudunk arról beszélgetni, hogy a bolygókeletkezés modellezésénél fontos bemenő paraméter, hogy milyen mértékű radioaktivitás áll rendelkezésre. Vagyis miből keletkezik az a bolygórendszer, mennyire lett beszennyezve radioaktív elemekkel, és ez mennyire képes befolyásolni magát a bolygókeletkezést. Ez egyébként egy nagyon friss kutatási irány, már csak ezért is érdemes foglalkozni vele.

Mindenesetre, ha nem rakjuk be a bolygókeletkezési modellekbe a radioaktivitást, akkor nem keletkezik a földszerű bolygó, tehát azt a következtetést mindenképpen levonhatjuk, hogy a miénkhez hasonló bolygókhoz szükség van radioaktív elemekre. Mert nem csak az az érdekes, hogy mekkorák meg milyen messze keringenek a csillaguktól, hanem hogy miből állnak. Például a Föld, Mars, Vénusz esetében a víz elgázosodott, de lehet tudni, hogy a Naprendszerben, a jéghatáron túl 50 százalékban minden vízből áll. Ahhoz, hogy az exobolygó-rendszereket megértsük, tisztázni kell azt az alapvető kérdést, hogy mindenhol ilyen, vagy a Föld csak véletlenül lett ennyire vízszegény.

– Lehet, hogy kicsit naiv a kérdés, de a Napban ki lehet mutatni valami különlegességet, ami más csillagoknál nincs, és ha igen, ebből le lehet vonni valamilyen következtetést bolygórendszerünk keletkezésére?

– A Nap teljesen normális, átlagos csillag. Ismerünk Nap-analóg csillagokat, és ezek alapján is mondhatom, hogy semmi különös nem látszik benne. De ez a mostani kép! Azt viszont nem tudjuk, hogy mi volt 4,6 milliárd évvel ezelőtt, hogyan, milyen környezetben keletkezett a Nap. Lehet, hogy ezer hasonló csillaggal együtt jött létre, de ezek már elsodródtak egymástól. 4,6 milliárd év alatt a Nap mintegy 20 keringést végzett a Tejútrendszerben annak magja körül, tehát szépen elkeveredhettek a dolgok. Viszont az említett radioaktív magok tényleg annak a kornak a hírvivői, amikor keletkezett a Nap. Ezekből lehet kikövetkeztetni azt, hogy milyen környezetben jött létre. Igazából az a nagy kérdés, hogy az egy átlagos csillagbölcső volt, vagy valami különleges hely.

– Ha önökön múlik, hogyan folytatják ezt a kutatást?

– A következő lépés egy ERC-projekt, ami már egy éve fut, és a Lendületből nőtt ki. Ebben 20 jól megválasztott radioaktív atommag keletkezését vizsgáljuk mindenféle csillagban: a Naphoz hasonló csillagoktól a szupernóvákon keresztül a neutroncsillagokig. A legutóbbi gravitációshullám-észlelés óta tudjuk, hogy rengeteg elem neutroncsillagok összeolvadásakor jön létre. A Tejútrendszer kémiai fejlődését vizsgálva az elemek keletkezésének arányából a csillagkeletkezés folyamatára is következtethetünk, az általában egy forró csillagközi anyagfelhő hidegebb régiójában indul meg. A radioaktivitás addig megy vele, amíg ki nem alakul ez a hideg régió. Ismerve a felezési időt, a bomló radioaktív elemekkel lehet időbecslést adni arra, hogy a csillagkeletkezés beindulása, egy hideg régió kialakulása és a Napnak a beindulása között mennyi idő telt el. Ha egymillió év jön ki, akkor az a hideg régió elég pici volt, mivel ez nagyon gyors folyamatnak számít. Ha 20 millió év, akkor nagyon nagy felhő lehetett. Tehát ebből az időbecslésből lehet következtetni arra, hogy milyen körülmények uralkodtak a Nap kialakulásának helyszínén. Szóval ilyen adatokat gyűjtünk, és ennek a jelentőségét talán jól mutatja, hogy a program végére meg tudjuk mondani, hány csillag lehet a Tejútrendszerben, ami olyan körülmények között születhetett, mint a mi Napunk.

– Ebből levonhatjuk azt a következtetést is, hogy Magyarországon marad és folytatja ezt a programot a Lendület után is? Vagy más elképzelései vannak hosszú távra?

– Ha lehetséges, akkor maradok és csinálom tovább. Hosszú távon nincsenek olyan nagy terveim, amiket álmoknak lehetne nevezni. Tudományos pályafutásom tervezése mindig a következő munkatervig tart. De a személyes terveim között szerepel az, hogy megtanuljak rendesen magyarul.

TRUPKA ZOLTÁN

 

Keretes írásunk:

+1 KÉRDÉS AZ MTA CSFK CSILLAGÁSZATI INTÉZET IGAZGATÓJÁHOZ, KISS L. LÁSZLÓHOZ

 

- Maria Lugaróék kutatásai miért fontosak az Intézet számára?

– Az Intézet tudományos palettáján ez teljesen új terület, de nem csak nálunk, hanem itthon is, ennek köszönhetően vezető szerepet játszunk a témában. Amikor nemzetközi fórumokon mutatom be az intézetet, és azt mondom, hogy van 50 kutatónk és két ERC-nk, az nagy elismerést vált ki, mert az ERC olyan, mint az olimpián az aranyérem.

A szakmaiság mellett tudománypolitikai szempontból is fontos dologról van szó. Ugyanis nincs olyan, hogy magyar tudomány. Tudomány van, aminek vannak Magyarországon is művelői, de mi világviszonylatban gondolkodunk. A hazai kutatóhelyek akkor lesznek nemzetközi szinten is kiválóak, ha külföldi kutatókat is képesek magukhoz vonzani. A jelenlegi kutatólétszámnak körülbelül 20 százaléka külföldi. Ez itthon az egyik legmagasabb arány. Ez nagyon fontos, amikor Magyarország nemzetközi imázsára gondolunk. Legalább a tudományban legyenek olyan műhelyek, amelyek nemzetközileg fent vannak a térképen. Ehhez persze nagyon nyitottnak kell lennünk, és meg kell találni a kreatív módokat, hogy versenyképes fizetést tudjunk kínálni. Az elmúlt kilenc évben a Lendület program referenciát adott arra, hogy a kiemelkedő képességű kutatókat hogyan lehet hazahozni vagy itthon tartani.

 

Kiss László (FOTÓ: KULI ZOLTÁN)

 

2019/03/01

Földrengés a lemeztektonikában?

A hét kutatója, földköpeny, földtudomány, geológia, interjú, lemeztektonika

A lemeztektonika elmélete szerint a Föld legkülső szilárd övezete, a litoszféra „úszik” az alatta lévő, képlékenyebb asztenoszférán. A magyarázattal nem lenne baj, de több mint 50 évvel a megszületése után is megoszlanak a vélemények arról, hogy a két réteg különbségét mi okozza. Pedig ez a határ alapvető szerepet játszik a kőzetlemezek mozgásában és hatással van a földrengések kialakulására is. Kovács István geológus csoportja az MTA Lendület program keretében egy olyan új modellt fog kísérletekkel ellenőrizni, ami a szakmát is „megrázhatja”. Az MTA CSFK GGI főmunkatársával a részletekről beszélgettünk.

2019/02/28

Paleopuzzle

A hét kutatója, földtörténet, geológia, interjú, Pannon-tó

Ahogy a Budapest–Nyíregyháza útvonalon végigmegy az autópályán, pontosan tudja, hogy milyen rétegek váltják egymást az autója alatt, és merre hullámzott valaha a Pannon-tenger. Magyar Imre geológus, a hazai késő miocén puhatestű fauna jelenlegi legalaposabb ismerője; több fajt is neveztek el róla. A puzzle szerelmese: szenvedélye az ősmaradványok kibontása a kőzetekből, a töredékek összeillesztése, majd számos lelet segítségével, a pannóniai korszak mozaikjainak egybeillesztésével hazai földtörténet egy szeletének összeállítása egy részletgazdag képpé.

2019/02/27

Hogyan költöznek a gólyák?

A hét kutatója, biológia, gólya, interjú, költözés, vonulás

Mindenki tapasztalta már, hogy egy költözés mennyi macerával jár, de mit szóljanak például a gólyák? Vonulásuk sok izgalmas kérdést vet fel, melyekre a német Max Planck Ornitológiai Intézet munkatársai (is) keresik a válaszokat. Új, meglepő eredményeikről a Science-ben számoltak be nemrégiben. A hír több helyen megjelent a magyar sajtóban, ezért mi a kevésbé tárgyalt részletekről és a közeljövő kutatásairól beszélgettünk Nagy Mátéval, aki a német intézet mellett az MTA-ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika Kutatócsoportjának is tagja.

2019/02/27

Akit a kíváncsiság hajt

A hét kutatója, fizika, interjú, MTA Wigner Kutatóintézet

Mindig is érdekelte a fizika, gyerekkori kíváncsisága sokszor sarkallta a különféle műszaki eszközök szétszerelésére, hogy megismerje azok működési mechanizmusát. Sikerélményei hozzájárultak ahhoz, hogy az Ungvári Egyetem fizika szakára jelentkezzen. Később a Budapesti Műszaki Egyetemen szerzett doktori fokozatot, jelenleg pedig a MTA Wigner Kutatóintézet Szilárdtestfizikai Központjában végez kutatásokat. Lapunk e heti számában Veres Miklóssal beszélgettünk.

2019/02/27

Egy fiatal tudományág fiatal képviselője

A hét kutatója, asztrofizika, fizika, galaxiskatalógus, gravitációs hullám, interjú

Dálya Gergely 2015 nyarán csatlakozott az ELTE Atomfizikai Tanszékén működő Eötvös Gravitációs Kutatócsoporthoz és szeptember közepén fel is fedezték a gravitációs hullámokat! A történelmi eredményt az a LIGO Kollaboráció érte el, melynek az ELTE-s csapat is tagja. Természetesen mi nem ezeket az összefüggéseket szeretnénk elemezni, inkább arról beszélgettünk, hogy egy fiatal kutatónak milyen lehetőségei és milyen jövője van egy szintén nagyon fiatal tudományágban, a többcsatornás csillagászatban.

2019/02/27

Olvasni a gyűrűk között

A hét kutatója, dendrokronológia, évgyűrű, interjú

Mit tudunk arról, hogy a Kárpát-medencében milyen természeti környezet fogadta a honfoglaló magyarokat? Nagyon egyszerű! Teljes bizonyossággal és részleteiben igen keveset! Amennyit mégis, azt számos kutatási terület együttesen tudja kimutatni. Árvai Mátyás, az MTA ATK Talajtani és Agrokémiai Intézetének tudományos segédmunkatársa, valamint az ELTE Természetföldrajzi Tanszékének doktorjelöltje például a fa évgyűrűiben tanult meg olvasni, hogy a közelebbi s távolabbi múltról emlékeket gyűjtsön számunkra.

2019/02/19

Lendületben az asztrokémia

A hét kutatója, asztrokémia, csillagászat, ELTE, interjú, kémia, MTA Lendület

Egyre több egzotikus szervetlen és komplex szerves molekulát fedeznek fel a világűrben, ami nem csak a csillagászok számára vet fel izgalmas kérdéseket. Az MTA Lendület programja ad lehetőséget Tarczay György kémikus csoportja számára, hogy laboratóriumban, csillagászati objektumokra jellemző extrém körülményeket létrehozva ilyen részecskéket állítsanak elő és vizsgáljanak. Az ELTE Szervetlen Kémiai Tanszék docensével a világszinten is egyedülálló program részleteiről és lehetőségeiről beszélgettünk.

2019/02/19

Mindennap új élmények

A hét kutatója, Állatpark, biológia, interjú, Nyíregyháza

Lassan húsz éve dolgozik a Nyíregyházi Állatparkban. Osztályvezetői munkája mellett zoopedagógiai foglalkozásokat is vezet, néhány korábbi tanítványa ma már munkatársa. Úgy érzi, a Nyíregyházi Állatpark csapatában otthonra talált, hivatását nem cserélné semmi másra. E heti lapszámunkban Révészné Petró Zsuzsával beszélgetek munkájáról, pedagógiai tevékenységéről és a Jersey-ben folytatott tanulmányokról.

2019/02/19

Élelmiszeripar kevesebb veszteséggel

A hét kutatója, élelmezés, élelmiszeripar, fizika, interjú, tojás

A világ élelmezésének számos izgalmas kérdése van, és a kezdő kutató számára vonzó minél többe belekóstolni. Így van ezzel Kertész István egyetemi tanársegéd, aki a Szent István Egyetem Élelmiszertudományi Karának Fizika-Automatika Tanszékén doktorjelölt. Bár a doktori témája az élelmiszerek roncsolásmentes vizsgálata, de szakmai életútja során az élelmiszer-gazdaságban keletkezett veszteségeknek több aspektusát is vizsgálja.