Előfizetés a lapra

A fedési kettőscsillagok reneszánsza

A hét kutatója, Bajai Obszervatórium, csillagászat, interjú, kettőscsillag

2015/12/17

A fedési kettős és többszörös csillagrendszerek korábban nem tartoztak a legdivatosabb kutatási területek közé. Érdekes módon egy sokkal népszerűbb téma, az exobolygók keresése indította el a kutatások új forradalmát. Ezen objektumok segítségével az égbolt tudományának alapjait lehet megerősíteni, hiszen minden eddiginél pontosabban lehet meghatározni a csillagok szerkezetét, tömegét és más fontos paramétereit. Borkovits Tamás csillagász, a Szegedi Tudományegyetem Bajai Obszervatóriumának munkatársa csoportjával részt vesz ezekben a kutatásokban, munkájukat az OTKA is támogatja.

– Tudatosan készült csillagásznak, vagy valamilyen perturbációk hatására került a pályára és a Bajai Obszervatóriumba?

– Tízéves koromban döntöttem el, hogy csillagász leszek, és tudatosan készültem a pályára. Az egyetem elvégzése után maradhattam volna Budapesten, vagy mehettem volna Szombathelyre is, de úgy éreztem, tartozom annyival szülővárosomnak, illetve témavezetőmnek, Hegedüs Tibornak, hogy hazatérjek Bajára. Ő éppen akkor támasztotta fel az előző évben bezárt MTA CSKI Bajai Obszervatóriumát, amely végül is a Bács-Kiskun Megyei Önkormányzat Csillagvizsgáló Intézeteként született újjá 1994-ben. Ennek a régi-új intézménynek a megmentésében és a kutatómunka újrakezdésében is részt akartam venni.

– Baja különleges helyet foglal el a hazai csillagászat modern kori történetében, de milyen kutatásokat lehetett végezni ebben a viszonylag kis intézményben?

– A kis létszám és a behatárolt technikai lehetőségek miatt célszerű volt olyan témát választani, amely egyrészt szervesen illeszkedett az akkori hazai kutatási palettába, másrészt még egy vidéki intézmény keretei között is nemzetközi szintű eredményeket lehetett elérni. Ily módon legtöbbünk fedési kettőscsillagokat kezdett kutatni. Ehhez tudni kell, hogy míg Magyarország a változócsillagok, különösen a pulzáló változók kutatása területén már a múlt század dereka óta nagyhatalomnak számít, addig a fedési kettőscsillagok tanulmányozása, különös fontosságuk dacára, jóval kisebb hangsúlyt kapott.

– Mit „tudnak” a fedési kettősök, ami miatt érdemes velük foglalkozni?

– A fedési kettősök szoros, jobbára néhány nap keringési idejű kettős csillagrendszerek. Keringési síkjukat többé-kevésbé az éléről látjuk, ezért időnként megfigyelhetjük, amint elhaladnak egymás előtt, s ilyenkor összfényességük lecsökken. A fedések alatti fény- és színváltozásuk, illetve a fedések között bekövetkező változások kiméréséből, valamint az ehhez kapcsolódó spektroszkópiai megfigyelésekből maguknak a csillagoknak és pályájuknak szinte minden fontos paramétere meghatározható. Ezek közül is alapvetően fontos a tömeg, hiszen ez határozza meg a csillagok működését, múltját, jelenét és jövőjét.

Fantáziarajz a Tatooine-szerű óriásbolygóról, amely két sárga napját kb. másfél évente kerüli meg (FORGÁCSNÉ DAJKA EMESE GRAFIKÁJA)

 A klasszikus megfigyeléseket kezdettől fogva igyekeztünk elméletibb, de ehhez kapcsolódó kutatásokkal kiegészíteni. Én azt tanulmányoztam, mi történik, ha a kettős körül egy távolabbi, harmadik csillag is kering. Mivel a rendszer minden tagja kering a közös tömegközéppont körül, ezért tőlünk való távolságuk változik. A fény véges terjedési sebessége következtében a Földről megfigyelhető fedések hol előresietnek, hol meg késnek az előre jelzetthez képest. Ebből az általában nem látható harmadik komponens létére következtethetünk, illetve a kísérő keringési pályájának paramétereit, valamint az objektum lehetséges minimális tömegét határozzuk meg.

– Az Ön kutatásaiban is a harmadik objektum a főszereplő?

– Inkább úgy fogalmaznék, hogy egy másik aspektus tanulmányozása hozta meg számomra az igazi áttörést. Ha ugyanis a harmadik komponens nincs túlságosan messze a kettőstől, akkor gravitációs vonzásával közvetlenül is befolyásolja annak mozgását. Emiatt a kettős pályája nem lesz állandó, alakja, iránya, keringési síkja változhat, a mozgás sebességében is jellegzetes egyenetlenségek lépnek fel. Mivel nagyon kis mértékű változásokról van szó, kimutatásukra földi távcsövekkel kevés az esély. Így amikor 2002-ben, szinte csak önmagam szórakoztatására, a PhD- disszertációm egyik al-alfejezeteként levezettem azokat az analitikus égi mechanikai formulákat, amelyek explicit módon leírják a három objektum tömege és térbeli helyzete függvényében a fedések bekövetkezésének időfüggését, nem is számítottam rá, hogy ennek a publikációnak különösebb visszhangja lesz.

 Nem is lett. Legalábbis addig, amíg 2006-ban el nem indult a CoRoT, majd 2009-ben a Kepler- űrtávcső. Elsősorban exo­boly­gókat kerestek oly mó­don, hogy egyidejűleg sok tízezernyi csillagot figyeltek. Olyan rövid, periodikus elhalványodásokat kerestek, melyeket az adott csillagok bolygói okoznak, amikor elhaladnak a csillagkorong előtt. Tehát ugyanarról a jelenségről van szó, mint a fedési kettősöknél. Ezek az űreszközök ezernél is több Naprendszeren kívüli bolygót fedeztek fel, sőt „melléktermékként” változócsillagok, köztük fedési kettőscsillagok kutatásának új forradalmát is elindították.

 Ami az én szempontomból a legizgalmasabb, hogy sorban fedezték fel az új fedési kettősöket. Ezek mintha olvasták volna a 2003-mas publikációmat, pontosan olyan fedési minimum időpontváltozásokat produkáltak, mint amilyeneket lemodelleztem. Így először 2010-ben keresett meg telefonon Csizmadia Szilárd, a CoRoT programban vezető szerepet játszó, berlini székhelyű DLR Bolygókutató Intézetének munkatársa. Beszélgetésünk nyomán, a CoRoT egyes észleléseinek értelmezése érdekében jelentősen továbbfejlesztettem a számításaimat. Ezek után a Kepler űrtávcső még nagyobb pontosságú észleléseinek interpretációjára is képes a modell, amelyet szinte rutinszerűen alkalmazunk magyar (SZTE Bajai Obszervatóriuma, ELTE Csillagászati Tan­szék) – amerikai (M.I.T.) – német (DLR) együttműködésben.

– Milyen eredménnyel?

– A leglátványosabb eredményünk az, hogy a Kepler-űrtávcső adataiban azonosítottak 230, eddig ismeretlen hár­mas­rendszert, melyek között két igazán nagy fogás is van. A harmadik test ugyanis nem csillag, hanem egy-egy óriásbolygó, amely a kettős lakhatási zónájában kering. Azt, hogy valóban két újabb „Tatooine típusú” bolygót találtunk-e, több évig tartó célzott spektroszkópiai megfigyeléssel lehet és kell majd megerősíteni vagy cáfolni.

– Az új kutatási lehetőségek mellett a rengeteg információ kihívásokat is jelent?

– A nagy pontosság, a folyamatos mérés soha nem látott jelenségeket tesz megfigyelhetővé, ugyan­­akkor korábban nem látott kihívások elé állítja a tudományterület művelőit. Ki gondolta volna akár csak tíz éve is, hogy a fedési kettősök fénygörbéinek modellezésénél relativisztikus effektusokat is figyelembe kell venni? Nem is beszélve olyan extrém esetekről, ahol három csillag kering egymás körül, és amikor kölcsönösen elfedik egymást, a fénygörbén még azt is látjuk, ahogy az egyik csillag felületén végighalad a másik kettő keltette apály és dagály. Ha majd ezeket az extrém jelenségeket pontosan tudjuk modellezni, akkor soha nem remélt részletességgel és pontossággal ismerhetjük meg a csillagok belső szerkezetét, múltját és jövőjét, és közvetve az egész univerzumét. Ezek pontos leírása és modellezése ma még példa nélkül álló és rendkívül nehéz dolog. Erre teszünk kísérletet az OTKA által támogatott kutatási pályázat keretében, ahol az SZTE Bajai Obszervatóriuma, az ELTE Csillagászati Tanszéke és az MTA CSFK kutatóinak együttműködésével egy új generációs, GPU alapú programcsomagot tervezünk létrehozni. Ez egyszerre lesz képes leírni és értelmezni a kettős- és többszörös csillagok fotometriai, spektroszkópiai, dinamikai, és akár asztrometriai viselkedését és evolúcióját is, beleértve a csillagok esetleges pulzációját  és az említett relativisztikus jelenségeket is. Mindezt pedig gyors és teljesen automatizált módon, hogy az exponenciálisan növekedő észlelési adatsorokkal is bírjuk a lépést.

 TRUPKA ZOLTÁN

2015/42