Előfizetés a lapra

Fekete lyukak hattyúdala

A hét kutatója, asztrofizika, fekete lyuk, interjú, Lendület program, univerzum

2016/07/19

Werner Norbert, szlovákiai születésű magyar anyanyelvű kutató, eddig a neves amerikai Stanford Egyetemen és Japánban dolgozott. Most az Akadémia Lendület programja Magyarországra csábította: az ELTE-n fog nemsokára munkacsoportot alapítani. Nagyrészt röntgensugárzást fényképező űrtávcsövekkel tanulmányozza a világűr magas energiájú folyamatait. Mielőtt az anyag beleesik a fekete lyukakba, hattyúdalként jeteket lövell ki, amelyeket aztán röntgentávcsővel lehet megfigyelni.

– Új Lendület munkacsoport  indul az Ön vezetésével: milyen témával foglalkoznak majd?

– Úgy hívják a munkacsoportot, hogy „Forró Univerzum”. A magas energiák asztrofizikájával fog foglalkozni, a világűr legenergikusabb folyamataival: például a fekete lyukak növekedése, ahogy az anyag beesik a fekete lyukakba. A ga­laxis­halmazok forró gázait fogjuk kutatni. Ez a gáz több tízmillió fokos, úgyhogy röntgensugárzást bocsát ki. Emellett a világűr nagy skálájú struktúráját fogom kutatni a csoportommal Magyarországon. A kutatásomhoz főként röntgentávcsöveket használok. A röntgensugárzást a Föld atmoszférája nem engedi át, úgyhogy ha ezt akarjuk vizsgálni, akkor a világűrből kell a megfigyeléseket végezni röntgentávcsövekkel.

– Tehát űrtávcsövekkel?

– Igen. A Chandra-űrtávcsövet használom kutatásaim során. Ez egy amerikai távcső, ennek van a legnagyobb felbontása, ez készíti a legélesebb röntgenképeket a világűrről. Az európai XMM–Newton-űrtávcsőrendszert is használom, amelynek nagyok a távcsövei, úgyhogy nagyon sok fotont tud összeszedni, ezért jól használható spektro­szkó­piára. Azt reméltem, hogy ettől az évtől fogva a japán Hitomi műholdat is használni fogjuk, aminek rönt­gen­ben harmincszor jobb a spektrális felbontása, mint a Chandráé vagy az XMM–Newtoné. Ezáltal teljesen új ablakot nyitott volna a világűrbe. A Hitomi február 16-án indult az űrbe, de sajnos március 26-án elvesztettük vele a kapcsolatot. Hibák sorozata vezetett ehhez. Nagyon erős rotációba került, és letörtek róla a nap­elem­táblák, úgyhogy sajnos már nincs is esély, hogy fölélesszük ezt a műholdat. Viszont a start után a műhold készített egy megfigyelést, ami a legfényesebb galaxishalmazt mutatja – ez a Perszeusz csillagképben található. Ezek az adatok fantasztikusak, nagyon-nagyon jók. Március közepén kezdtem egy kis csoporton belül dolgozni ezeken az adatokon, és nemrég beküldtük az első cikket a Nature-be – de tovább fogok dolgozni rajta a következő legalább egy-két évben.

– Kik működtetik a műholdat, hogyan zajlik a kutatás?

– A Chandra-műholdat a NASA működteti, az XMM–Newton-műholdat pedig az Európai Űrügynökség (ESA). A hozzám hasonló kutatókat meghívják bizottságokba, amelyek eldöntik, hogy ki kap megfigyelési időt. Én is tagja voltam kétszer az XMN–Newton-műhold bizottságának és a Chandráénak is szintén két alkalommal. A kollégák döntenek a megfigyelési időről, tehát ez verseny keretében dől el. Tíz pályázatból átlagosan egy kap megfigyelési időt. Ha megkapom a lehetőséget – eddig elég szerencsés voltam, és sokszor sikerült –, akkor a műhold rögzíti az adatokat, és aztán ezeket  letölthetem interneten keresztül, és a laptopomon elemezhetem.

A Virgo galaxishalmaz közepén található, az M87 galaxisban levő fekete lyuk közvetlen közeléből származó kiáramlások láthatóak ezen a kompozit röntgen- (fehér/kék) és rádió- (piros) képen

(FORRÁS: NASA/CXC/KIPAC/N. WERNER ET AL. RADIO: NRAO/W. COTTON)

Mit „látnak” ezek a műholdak?

– A műholdakon van egy-egy CCD-detektor (amilyen például a digitális fényképezőgépekben van), aminek megkapom a képét. Ez a CCD nem csak a fotonok pozícióját veszi föl, tehát nemcsak kép készül, hanem a fotonok energiáját is rögzíti a rendszer. Úgyhogy én a számítógépemmel kirajzolhatok ezen a képen egy területet, majd ezeket a fotonokat felvihetem egy grafikonra. Ez utóbbi azt mutatja, hogy milyen energiatartományban hány fotont látok – így egy spektrum keletkezik. Utána elemezhetem ezt a röntgenspektrumot. Ha egy galaxishalmazt figyelek meg, akkor megállapíthatom ebből a spektrumból, hogy milyen a hőmérséklete a galaxis közötti gáznak a galaxishalmazban, milyen a sűrűsége, milyen az összetétele. Amit megfigyelek többnyire, az a galaxishalmazokban a galaxisok közötti térben elhelyezkedő forró gáz. A galaxishalmazok közepén nagyon sokszor egy óriásgalaxis van, amely sokkal nagyobb, mint a Tejút. Körülbelül olyan nagy, mint a közöttünk és az Androméda galaxis közötti tér.

 Ezeknek az óriásgalaxisoknak a közepén óriási nagy fekete lyukak vannak, amelyek tömege egymilliárdszor vagy akár tízmilliárdszor nagyobb, mint a Napé. A galaxisok közepén ilyen hatalamas fekete lyukak vannak. Ezekből úgynevezett jetek áramlanak ki, és rengeteg energiát lövellnek ki a galaxisok közötti forró gázba. Melegítik ezt a forró gázt, és meggátolják, hogy hűljön, és aztán idővel csillagok alakuljanak ki belőle. Úgyhogy ezek az óriási fekete lyukak ily módon befolyásolják a galaxishalmazok fejlődését. Részben ezek felelősek azért, hogy a galaxis közötti térben tízszer több normális, úgynevezett „barionikus anyag” található, mint a galaxisokban, csillagokban.

– A fekete lyukból elvileg nem tud távozni anyag. Jelen esetben mégis kilövellnek anyagokat?

– Ezt sokszor úgy mondjuk, hogy ezek a jetek a fekete lyukakból jönnek, de tulajdonképpen a fekete lyukak közeléből származnak. Amikor az anyag a fekete lyuk felé esik, akkor rengeteg  energia szabadul fel, és felforrósodik. Az anyagnak van egy perdülete, ahogy kering a fekete lyukak körül, és egy akkréciós korongot alkot – ebben pedig mágneses terek vannak. Az akkréciós korongra merőlegesen két jet lövell ki óriási nagy sebességgel, a fénysebességhez közeli relativisztikus sebességgel. Rengeteg energia van benne. Ezek a jetek kölcsönhatnak a forró, galaxis közötti gázzal. Ez nagyon lelkesítő, mert ezek a nagyon nagy tömegű fekete lyukak kicsik – az eseményhorizontjuk körülbelül akkora, mint a mi Naprendszerünk. Viszont ezek a fekete lyukak óriási nagy tereket befolyásolnak, olyan nagy teret, mint egy egész galaxishalmaz, ami több millió fényév. Azaz egy Naprendszer nagyságú dolog befolyásolja egy több millió fényév méretű rendszer fejlődését. Az a lelkesítő, hogy ez olyan, mintha egy áfonya nagyságú test befolyásolná az egész Föld evolúcióját.

– Hányan dolgoznak majd ebben a programban?

– Budapesten az első évben fel szeretnék venni egy posztdoktori ösztöndíjast és utána a következő öt év folyamán további kettőt 2-3 évre. Szeretnék együtt dolgozni három doktorandusszal is öt évig. De tovább fogok dolgozni japán kollégákkal is, minden évben pár hónapot Japánban fogok tölteni. És gondolom, ők is járni fognak Magyarországra látogatóba, illetve a munkatársaim jönni fognak velem Japánba. Ezenkívül együtt fogunk működni cseh, amerikai, holland és német kollégákkal is. Úgyhogy a magyar csoportomban lesz az öt év alatt három posztdoktoris, három PhD-diák és a csoport nagyon szorosan fog együttműködni több kutatócsoporttal is az egész világból.

– Nagyrészt itt Budapesten fog lakni ezentúl, vagy továbbra is ingázik majd a világ különböző pontjai között?

– Az évnek több mint a felét Magyarországon fogom tölteni, a többi részben pedig ingázni fogok Európán belül is, de a Stanford Egyetemre és Japánba is fogok járni.

 BAJOMI BÁLINT

2016/23