Előfizetés a lapra

Mi van a galaktikus függönyön túl?

A hét kutatója, csillagászat, ELTE, interjú

2019/04/05

Kissé rendhagyó beszélgetést folytattunk Tóth L. Viktor asztrofizikussal, aki az ELTE Csillagászati Tanszékének adjunktusa. A Nemzetközi Csillagászati Unió Csillagközi Anyag és Lokális Univerzum Divíziója vezetőségének tagja, sok izgalmas témával foglalkozik, többek közt gammafelvillanások segítségével nagyon távoli – a Lokális Univerzumon messze túli – galaxisok tulajdonságait is vizsgálja. Friss szakmai eredményei mellett a kutatással és az ismeretek megosztásával kapcsolatos gondolatait is elmondta nekünk.

(TRUPKA ZOLTÁN FELVÉTELE)

– A csillagászat szinte minden kisgyereket érdekel. Ön is közéjük tartozott?

– Először az volt az elképzelésem, hogy szakács leszek, de a csillagászat is nagyon érdekelt. Édesanyám azt mondta, ha szakács leszek, akkor valószínűleg nem tudok majd profin csillagászkodni, de ha csillagász leszek, amellett még főzhetek kiválóan. Én ezt az egyszerű logikai indoklást elfogadtam és a gasztronómiát az asztronómia után helyeztem. De a szakmában tudják rólam, ha előadást tartok, mindig kínálok valami „témához illő” harapnivalót is. Általában magyar gyártmányú édességgel vagy gyümölccsel szoktam meglepni a hallgatóságot. Nemrég egy római konferencián találkoztam újra egy angol kollégával, aki nevetve jegyezte meg, hogy a tíz évvel korábbi prágai előadásomból semmit nem tud felidézni, csak azt, hogy kis vaníliás karikákat osztogattam. Aztán a fejéhez kapott és azt mondta, hogy már emlékszik: a csillagközi buborékokról volt szó.

A csillagászatot valóban szinte mindenki szereti. A családomban, környezetemben, például az aktív Fradi szurkolók között is rendszeresen kapok olyan izgalmas kérdéseket, hogy magam is elcsodálkozom. Kicsit kizökkentenek a kutatás saját ritmusából, hirtelen teljesen más színben tüntetnek fel problémákat. Az emberek meglepően tájékozottak, a legfrissebb tudományos hírek is ott motoszkálnak a gondolataikban. Jó látni bennük is azt a kíváncsiságot, ami a kutatókat is hajtja. Köszönet illeti ezért a természettudományokat tanító kiváló pedagógusainkat és az ismeretterjesztőket.

– Mi volt a célja a csillagászattal? Felfedezni valamit, esetleg Nobel-díjat kapni?

– Sosem volt olyan ambícióm, hogy nekem világhírűnek kell lennem. Viszont egyetemista korom óta foglalkoztat az, hogyan jöhetnek létre a csillagok annyira ritka csillagközi gázból, mint amit a földi vákuumkamrákban se nagyon tudunk előállítani. Ez teljesen lehetetlennek tűnik, hiszen hétköznapi tapasztalataink azt mutatják, hogy a gáz inkább szétoszlik, és nem fog összesűrűsödni egy pici helyre. Márpedig egy csillag nagyjából olyan átlagsűrűségű mint a víz. A csillagkeletkezésnél ez a „csoda” megtörténik. Ebben aztán rengeteg olyan fizikai, kémia részlet van, amibe jól bele lehet bonyolódni. Egyszerűen érdekes maga a megismerés is, egy-egy apró titkot fölfedünk ez önmagában elég jutalom.

– Sok mindennel foglalkozik, de talán a legizgalmasabb témának a gammafelvillanások tűnnek.

– A gammafelvillanások, vagy angol rövidítéssel GRB-k a Világegyetem legnagyobb energiafelszabadítással járó jelenségei közé tartoznak. Máig sem értjük őket teljesen, de annyira fényesek, hogy szinte „a világ végéről” is ide látszanak. A téma aktualitást az adja, hogy az Akari nevű japán infravörös űrtávcső adatait felhasználva, gyakorlatilag elhúztuk a GRB-k elől a galaktikus függönyt, amiről most jelent meg egy cikkünk a PASJ című japán csillagászati szakfolyóiratban.

– Hogyan került előtérbe ez a feladat?

– Ahogyan Horváth István kollégám akadémiai doktori védésén hallhattuk, legalább háromféle GRB van. Az úgynevezett hosszú GRB-k a Napnál akár 40-szer nagyobb tömegű csillagok élete végén, a csillagmag összeomlásakor villannak fel. Tapasztalatunk és az elméletek szerint rengeteg, több mint százezer naptömegnyi csillagközi anyagra van szükség az olyan nagytömegű csillagok keletkezéséhez, mint a hosszú GRB-elődök. Ezek a latinból kölcsönzött szóval GRB progenitor csillagok csillagászati értelemben nagyon gyorsan, néhány millió év alatt leélik az életüket, így a csillagközi felhők maradványainak, amelyekből létrejöttek, még ott kell lenniük a környezetükben. Viszont megfigyeltek több olyan hosszú GRB-t amelyekről röntgen utófényük vizsgálata alapján úgy tűnt, hogy csillagközi anyagtól mentes térben vannak. De akkor miből jöttek létre az elődcsillagaik? Ez a furcsa, szinte bosszantó kérdés sarkalt arra, hogy megvizsgáljam, mi ebből az igazság.

A kozmológiai távolságokból érkező GRB utófény áthalad az intergalaktikus téren és a Tejútrendszer csillagközi anyagán

(TÓTH L.V., GOMBOCZ ÉS HURT, NASA, CALTECH NYOMÁN)

A gammafelvillanást mindenféle más elektromágneses sugárzás is kíséri, amelyeket hosszabb ideig látunk. Ez az utófény. A röntgen utófény mérésével a GRB környezete által okozott elnyelést kiszámíthatjuk, ha tudjuk, hogy mennyit gyengült a sugárzás miközben áthaladt az intergalaktikus téren és a mi galaxisunk, a Tejútrendszer csillagközi anyagán. A korábbi munkákban kicsit elrontották a látóirányba eső galaktikus előtér „függöny”, azaz a galaktikus csillagközi anyag elnyelésének becslését. A galaktikus függöny mintázatára nem voltak tekintettel.

Mi a korábbi vizsgálatokénál sokkal nagyobb felbontással mértük a csillagközi anyag infravörös sugárzását, és rájöttünk, hogy az előtér szerkezete olyan, mint egy csipkefüggönyé. Szálak és jó nagy csomók vannak benne, de közük „lukak” is találhatók alacsonyabb sűrűséggel. Aki erre nincs tekintettel, az túlbecsüli az előtér elnyelést. Mi pontosabbak voltunk, és kiderült, mégsem „csupaszok” a hosszú GRB-k.

– Miért kellett éppen infravörös tartományban mérni?

– Ez nagyon jó kérdés. A sűrű csillagközi anyag általában rettentő hideg. Hőmérséklete tipikusan mínusz 200-260 ?C környékén van, látható sugárzása nincs, de infravörös és rádió tartományban fényes. A nagyon-nagyon fiatal csillagok körül látunk felfűtött anyagot is derengeni, például az Orion-ködben és környékén, de a csillagközi porszemcséket ott is elárulja az infravörös sugárzásuk. Ezért az Akari infravörös űrtávcsővel mértük fel a galaktikus csillagközi anyag szerkezetét.

– Milyen következtetéseket lehet levonni a GRB-knél talált csillagközi anyag tanulmányozásából?

– Nem látunk minden galaxisban gammafelvillanásokat. Kérdés, hogy speciális galaxisokban vagy a galaxisok életének különleges pillanatában vagy valami kitüntetett eseményhez kapcsolódóan jönnek-e létre azok a szuper-nagytömegű csillagok, amelyek gammafelvillanást produkálnak életük végén? A válaszhoz ismerni kellene az akár sok milliárd fényév távolságban lévő GRB-k anyagalaxisának tulajdonságait. Pár éve a legkülönbözőbb hullámhosszakon, a világ legjobb műszereivel mérjük ezek sugárzását. Olyanokkal, mint a Herschel és az Akari űrtávcsövek, a SUBARU teleszkóp, vagy a Karl Jansky VLA interferométer. Kovács Tímea hallgatómmal modellezzük a galaxisokat és spektrumukat. Meg tudjuk becsülni, hogy mennyire sűrű, milyen hőmérsékletű, milyen összetételű ott a csillagközi anyag, milyen heves a csillagkeletkezés. A progenitor környezetére közeli analógiaként a Tejútrendszer és a Nagy Magellán-felhő óriás molekulafelhői és OB asszociációi szolgálnak.

A Galaktikus előtér „függöny” szerkezete alacsony felbontással (LAB) és teljes felbontással (AKARI) (FORRÁS: TÓTH, ZAHORECZ, DOI ÉS MTS.)

Szerencse, hogy a sok milliárd fényévre lévő galaxisban ott egy GRB, és „üzenetet küld”, amivel segít megismerni az anyagalaxisát. Természettudósként viszont bármilyen problémához nagyon önkritikusan kell közelítenünk. Kérdés, hogy ha én egy gammafelvillanást használok, az tényleg autentikus információközlő lesz-e? Jól bemutatja-e azt a környezetet amiben robbant, illetve jól jellemzi-e az a néhány galaxis, amiben GRB is van általában a galaxisokat abban a kozmológiai korban? A Balázs Lajos vezetésével működő, extragalaktikus és nagy-energiájú asztrofizikával foglalkozó HEART csoportban amerikai, francia és japán együttműködőkkel most ezt próbáljuk kideríteni.

TRUPKA ZOLTÁN

 

2019/3