Előfizetés a lapra

Csillagok Napfényben

csillagászat, interjú, Nap, OTKA

2014/03/24

Az éjszakai égen látható csillagok még a legnagyobb távcsöveken keresztül is pontszerűek, így felszíni folyamataikat csak közvetett módon tudjuk vizsgálni. Szerencsére a legközelebbi csillag, a Nap részletesen tanulmányozható. Az itt szerzett ismereteket más csillagoknál is felhasználhatjuk, különösen igaz ez a napfoltokra és a hozzájuk kapcsolódó napaktivitási jelenségekre. A téma jelentőségét mutatja, hogy 2014 februárjától az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjában OTKA támogatással kutatási program indul. Magyar alapkutatókat bemutató sorozatunkban a pályázat vezető kutatójával, Kővári Zsolttal, az intézmény főmunkatársával beszélgettünk a részletekről.

– Miért lett csillagász és miért éppen a csillagaktivitással kezdett foglalkozni?

– Édesanyám őrzi egy általános iskolai alsós munkafüzetemet, amiben arra a kérdésre, hogy mi szeretnél lenni, azt írtam, hogy csillagász. Ennek tudatában ma kijelenthetem, hogy lám, beteljesült a gyermekkori vágyam. Az igazat megvallva azonban erre a munkafüzetre nem is emlékeztem. Eredetileg ugyanis építőmérnöknek tanultam a Műegyetemen, és csak másoddiplomásként mentem az ELTE TTK matematika–fizika szakára, ahol a harmadik évtől felvettem a csillagászatot is. Ehhez persze, előtte szorgalmasan látogattam Marik Miklós Bevezetés a csillagászatba előadásait. Az egyetemi évek alatt egyik nyári gyakorlatomat a Piszkéstetői Obszervatóriumban töltöttem, ahol szerettem volna megnézni az 1 méteres távcsövet – ami hazánk legnagyobb teleszkópja. A távcsövön éppen Oláh Katalin dolgozott, aki egyike annak a néhány tucat csillagásznak a világon, akik a 70-es évek közepétől elindították a foltos változócsillagok kutatását. Katalin elmagyarázta, hogy éppen mit észlel, és hogy miért érdekes a foltos csillagok fényváltozásainak nyomon követése. Később felajánlotta, hogy szívesen ad anyagot, ha dolgozni szeretnék a témán. Erre örömmel igent mondtam, így természetesen ő lett a szakdolgozatom témavezetője és később az irányítása mellett csillagaktivitásból írtam a doktorimat is.

– Az OTKA-pályázatuk címe „A Nap-típusú mágneses aktivitás szerepe egyedüli és kettősrendszerbeli csillagok, valamint csillag-exobolygó- rendszerek fejlődésében”. Miért fontos ez a kutatás és hogyan látnak hozzá a munkához?

– Olyan új megközelítésben szeretnénk a csillagaktivitást és az azt kísérő egyéb folyamatokat vizsgálni, amely magyarázatot adhat többek között a Nap- és a bolygókeletkezés bizonyos mozzanataira, vagy olyan kapcsolódó dolgokra, amelyeket megfigyelünk az Univerzumban, de pontosan még nem értjük. A munka adatgyűjtéssel kezdődik. Számba vesszük, milyen eszközökkel tudnánk adatokat szerezni azokról a csillagokról, csillagcsoportokról, amelyek bennünket érdekelhetnek. Ezután távcsőidőkre pályázunk a világ különböző pontjain található nagy távcsöveknél. Vannak nemzetközi együttműködéseink is, amelyek révén további adatokhoz jutunk. A potsdami Leibniz Asztrofizikai Intézet csillagaktivitási kutatócsoportja – amellyel évtizedes munkakapcsolatban vagyunk – például olyan automata távcsöveket üzemeltet a Kanári-szigeteken és Arizonában, amelyek friss adataihoz gyakorlatilag online hozzáférhetünk.

– Mi az oka a Nap-típusú mágneses aktivitásnak? Mi hozza létre a napfoltokat és a csillagok foltjait?

– A csillagok anyaga alapvetően plazma, ami pozitív és negatív töltésű részecskék forró elegye. A belülről folyamatosan fűtött csillaganyag ráadásul forog a tengelye körül, így a plazmában különböző áramlások jönnek létre, amelyek mágneses tereket keltenek. A mágneses terek pedig hatással vannak a plazma mozgására. Végső soron e bonyolult, visszaható folyamatháló eredményeként épül fel a csillag mágneses tere, amely állandóan változik. Ez a felszínen is megmutatkozik, többek között foltok, kitörések (flerek) formájában.

 A napaktivitás ciklikus folyamat. Közismert például, hogy egy adott időszakban megfigyelhető napfoltok száma néhány éven át nő, majd csökken, sőt, a foltok akár teljesen el is tűnhetnek. A foltciklus átlagosan 11 évig tart, ez alatt végbemegy a Nap globális terének pólusváltása, azaz az északi és a déli mágneses pólusok felcserélődnek. Így tehát egy teljes mágneses ciklus hossza körülbelül  22 év. A folyamat fizikai háttere a mágneses dinamómechanizmus: a Nap belsejében működő komplex áramrendszer képes felépíteni, majd megváltoztatni a mágneses teret. Érdemes megjegyezni, hogy a Föld mágneses tere is belső magmaáramlás következménye.

Fantáziarajz a GJ 1214b jelű szuperföldről és foltos felszínű központi csillagáról (David A. Aguilar, CfA)

– Honnan tudjuk, hogy éppen ez a dinamófolyamat működik a foltos csillagokban, ha a csillagokat nem láthatjuk közelről?

– A munkánk végül is éppen erre a kérdésre irányul. El kell fogadnunk, hogy „látótávolságon belül” – vagyis a Naphoz hasonló közelségben – nincsenek eltérő korú, tömegű stb. aktív csillagok, hogy azokat közvetlenül megfigyeljük, összehasonlítsuk. De ez a mi szerencsénk. Ismerünk ugyanis olyan erős folttevékenységet, ami – ha a Napon történne – azonnali pusztulásunkat okozná. A Nap egy orrunk előtt zajló kísérlet, amely jobb híján a mágneses aktivitás működő paradigmája lett. Megpróbáljuk a szoláris paradigmát kisebb-nagyobb változtatásokkal a csillagokra adaptálni. Vannak azonban alapvető különbségek is, amelyeket nem lehet egyszerűen „átültetni”. A kettőscsillagok esetében például a kísérő csillag gravitációs hatása döntően befolyásolja az egész aktivitási folyamatot.

 A csillagok felszínét tehát közvetlenül nem látjuk, de vannak olyan színképelemző módszerek, amelyek segítségével rekonstruálhatjuk egy csillag felszínének folttérképét.

A Nap globális mágneses terének polaritása átlagosan 11 évente felcserélődik (NASA)

– A színképből hogy hívhatók elő ezek az információk?

– Ahogy a csillag forog, a korongjának egyik fele közelít felénk, a másik viszont távolodik. A Doppler-effektus miatt a közeledő peremről kiinduló fény hullámhossza rövidül, emiatt a színe kékebb lesz. A távolodó peremről érkező fotonok hullámhossza viszont a vörös felé tolódik el. Tehát a csillag korongjának különböző részeiből kiinduló, eredetileg azonos hullámhosszúságú fotonok a kék-, illetve vöröseltolódások miatt egy ismert szélességű hullámhossztartományban jelennek meg. A színképvonal annál szélesebb, minél gyorsabb a csillag forgása. Egy kellően kiszélesedett vonalban ki tudunk mutatni olyan változásokat, amelyeket a csillag korongján megjelenő foltok okoznak. Ahol ugyanis folt van, onnan kevesebb fény jut el hozzánk. A színképvonalak apró változásai információt közölnek arról, mikor, hol, mekkora folt van az éppen látszó felszínen. Ha egy csillag korongjáról elegendő számú színképet rögzítünk, azok pillanatfelvételként őrzik az éppen felénk forduló felszín állapotát, így egy színképsorozatból rekonstruálható a csillag teljes felszíne. Ehhez azonban nagy távcsövek, drága műszerek kellenek.

– A pályázat címében utalnak a csillagaktivitás bolygókra kifejtett hatására.

– Ez érdekes és még nem tisztázott kérdés. Még az elején tartunk, de éppen ezért izgalmas. Tény, hogy szoros kettősrendszerekben az egyik csillag aktivitására jelentős hatást gyakorolhat a másik csillag gravitációja. Az még nem ismert, hogy van-e közvetlen hatása a Nap aktivitására a Jupiternek, amely a Naprendszer legnagyobb bolygója. Talán vannak olyan napaktivitási jellemzők, amelyek változásai kapcsolatba hozhatók a bolygó gravitációs hatásával. És miért ne vizsgálhatnánk ily módon egy csillag aktivitása és a körötte keringő bolygó(k) gravitációs hatása közötti kapcsolatot? Hiszen egyre több olyan bolygórendszert fedeznek fel, amelyben a központi csillag közelében nagy tömegű óriásbolygó, úgynevezett forró Jupiter kering…

 TRUPKA ZOLTÁN

2014/8