Előfizetés a lapra

Kincsvadászat óriás távcsövekkel

A hét kutatója, asztrofizika, csillagászat, fizika, interjú, spektrum, űrteleszkóp

2017/01/05

A mesében a kincs a szivárvány végén van. A csillagászok számára is a színkép jelenti a kincset, hiszen szinte minden fontos információt az égitestek spektrumából tudnak kiolvasni: távolságot, sebességet, összetételt, kort. Ehhez azonban olyan eszközökre van szükség, amelyek a leghalványabb objektumok fényét is színeire tudják bontani. Ilyen műszereket készít Fűrész Gábor csillagász, a Massachusetts Institute of Technology munkatársa, aki a világ legnagyobb jelenlegi és készülő földi, illetve űrteleszkópjaira épít berendezéseket.

– Amikor csillagászattal kezdett foglalkozni, többnyire még bele kellett nézni a távcsőbe, ha valaki észlelni akart. Mára nagyon megváltozott a helyezet. Ön hogy élte meg ezt az átalakulást?

– Én asztrofotózással kezdtem, úgyhogy számomra kevésbé volt feltűnő, mint annak, aki vizuális észleléssel foglalkozott. Nekem nem furcsa, sőt természetes fejlődésnek tartom.

– Amihez Magyarországon hozzá is járult.

– A hazai digitális CCD-kamerák közül az egyik elsőt mi építettük a ’90-es évek első felében, a székesfehérvári Terkán Lajos Csillagvizsgáló segítségével. Bár az MTA Csillagászati Kutatóintézetben volt egy ilyen eszköz, ahhoz nem nagyon lehetett hozzáférni. Ma viszont már mindenki digitálisan fényképez.

– Látványosan indult itthoni pályája, mégis Amerikába ment. Miért?

– Akkoriban, a ’90-es évek végén a magyarországi csillagászat elsősorban a változócsillagok kutatásáról szólt. Ehhez nem feltétlenül kellettek nagy távcsövek, inkább folyamatos, hosszú távú észleléseket igényelt. Akadt néhány más téma is, de egyik sem volt igazán költségigényes. Műszerépítés viszont, amely engem igazán érdekelt, gyakorlatilag nem létezett – anyagi okokból. Manapság a Lendület programnak, valamint uniós forrásoknak köszönhetően nagyon más a helyzet, szerencsére, de én anno azért mentem ki, mert itthon nem igazán lehetett műszerépítéssel foglalkozni.

– Tehát nem a kutatás vonzotta, hanem a műszerépítés?

– A kettő együttesen. Nem könnyű napjainkban új dolgot felfedezni, de ha valaki ezt szeretné, legegyszerűbb, ha épít egy olyan műszert, amilyet addig senki más nem készített. Az új eszköz nagy valószínűséggel adhat addig ismeretlen információkat. Az első műszer, amelyet kint segítettem megépíteni, egy spektrográf volt a 6,5 méteres MMT-távcsőre, Arizonában. Először az Orion-ködöt néztük meg, amelyet rengetegen vizsgáltak már. Mégis sikerült föltárnunk olyan dinamikai sajátosságokat a csillagok mozgásában, amelyekről addig nem tudtunk.

 Tizenkét éven át a Harvard–Smithsonian Asztrofizikai Intézetében dolgoztam, majd onnan az MIT-re kerültem. Végig spektroszkópiával foglalkoztam, nagy felbontású, pontos radiális sebességmérést lehetővé tevő színképelemzéssel. A Harvardon ennek kapcsán 8–10 műszer készült a közreműködésemmel. Volt olyan, amelyet szinte teljes egészében saját magam terveztem, míg mások készítésében különböző mértékig vettem részt, például a kalibrációs rendszert vagy az adatfeldolgozó szoftvercsomagot bízták rám. A PhD-tézisem gyanánt egy spektrográfot terveztem és építettem, amellyel a Kepler-űrtávcső több száz exobolygó-jelöltjét követtük nyomon. Így tudtuk eldönteni, hogy valóban bolygók okozták-e a Kepler által megfigyelt periodikus fényességcsökkenéseket.

– A többes szám azt jelenti, hogy Ön is részt vett ezekben a kutatásokban?

– Igen. A műszerépítéshez bizonyos mértékig hozzátartozik az észlelés és az adatfeldolgozás is. Minden műszernek megvan a „bejáratási” ideje, amikor még egy kicsit lehet – és kell is – rajta alakítani. A Kepler kapcsán a spektrográf érzékenységi határán kellett dolgoznunk, ezért volt fontos, hogy a maximális teljesítményt szorítsuk ki a műszerből.

– Ebben az esetben az észlelések hogy néznek ki?

– Kis időeltéréssel több nagy felbontású spektrumot rögzítünk egy adott csillagról, és ezekben mérjük az elnyelési színképvonalak pozícióját. A csillag körül keringő bolygó gravitációs hatására a csillag maga is elmozdul a bolygó keringése során, nagyon kis mértékben ugyan, de ez a Doppler-effektus miatt kimutatható a csillag színképvonalainak eltolódásában.

 Ma már azonban sokszor oda sem engedik a megfigyelőt a nagyobb távcsövekhez. A csillagászok beküldik az objektumoknak a listáját, aztán megkapják a kért adatokat. Ez egyre inkább így lesz, biztonsági okokból, ahogy a jövő távcsöveinek, műszereinek költsége eléri a milliárd dolláros kategóriát. Persze, aki a műszert építi, azt azért mindig odaengedik majd, hiszen ő szereli fel a műszert a távcsőre.

 A Tejút látványa a 6,5 méteres Magellán- távcsövek mellől, az Andokból

A legszebb dolog ebben elutazni oda, ahol ezek a távcsövek vannak. Nagyon távoli, egzotikus helyeken, magas hegyek tetején, a civilizációtól távol, megdöbbentően szép környezetben. A Tejút végig látható, látóhatártól látóhatárig. Chilében például az Andok csúcsain, ahol a legközelebbi lakott település 500 kilométerre van, nincs semmi fény­szennyezés, teljesen sötét az égbolt. Még sincs vaksötét, sőt! A Tejútnak meg a csillagoknak a fénye elég ahhoz, hogy szinte minden tereptárgyat lássunk, a Jupiter pedig árnyékot vet.

– Milyen programokban vesz részt a közeljövőben?

– Az MIT-n az exo­boly­góktól a gravitációs hullámokon keresztül a galaxis­fejlődésig sok-sok témával foglalkoznak. Talán a legizgalmasabb, amiben én is részt veszek, az a Kepler-űrtávcső utódjának tekinthető TESS. Ebben a programban négy kicsi, de igen nagy látómezejű távcső optikai teszteléséért vagyok felelős.

 Jelenleg időm nagy részében a Magellán-távcsőre tervezünk egy multiobjektum-spektrográfot. Mintegy 8000 üvegszálat kötegbe összefogva helyezünk a távcső végére, így nem kell beállítanunk egyesével a célpontokat, hanem akár egy teljes ga­laxishalmaz tagjainak spektrumát is rögzíthetjük egyszerre. 8000 színkép felvételét azonban nem lehet egyetlen spektrográffal megoldani. Ez viszonylag új megközelítése a problémának, amikor egyetlen nagy műszer kifejlesztése helyett kisebb műszerek sorozatgyártásával próbáljuk a költségeket csökkenteni.

 Mindemellett szeretnénk elérni, hogy az MIT az Óriás Magellán Táv­cső partnerei közé kerülhessen. A 25 méter átmérőjű távcső építése már elkezdődött, de még nincsenek véglegesítve a műszerek. Mi olyan spektrográfot tervezünk, amely az infravörös tartományban, viszonylag nagy felbontásban képes nagyon távoli galaxisokat vizsgálni.

– Napjaink csillagászatában, fizikájában azt lehet látni, hogy milliárdokba kerülő, kellően érzékeny és bonyolult eszközök hozzák az eredményeket. Van-e még szerepe a kutatói kreativitásnak?

– Mindenképpen van. A műszereket nem robotok vagy mesterséges intelligencia tervezi, hanem ötletdús emberek. A kreativitásnak egyre nagyobb szerepe van már csak azért is, mert megdöbbentő pontosságú mérésekre van szükség, hogy továbblépjünk. A gravitációs hullámok méréséhez olyan precizitás elérésére volt szükség, mintha a Naphoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri 4,2 fényéves távolságát egy hajszál vastagságának pontosságával tudnánk meghatározni. A fény egy másodperc alatt hétszer kerüli meg a Földet – ehhez talán tudjuk viszonyítani a hajszálat és azt a távolságot, amelyet a fény 4,2 év alatt tesz meg... Vitathatatlan, hogy hatalmas kreativitást igényelt egy ilyen műszer készítése és egy ilyen mérési eljárás kidolgozása. Annyira bonyolultak ezek a mérések és műszerek, annyira sok kreativitást és munkát igényelnek, amit egyetlen ember képtelen nyújtani. A mai élvonalbeli kutatások tudósok, mérnökök, technikusok, szakemberek százainak, ezreinek összefogását igényli. Egyértelműen szükség van kreativitásra, nincs más, ami ezt pótolja – és persze azt se felejtsük el, hogy e rengeteg éles elme összehangolása sem kis feladat.

 TRUPKA ZOLTÁN

2016/44