Előfizetés a lapra

Légyszemmel a csillagokra

A hét kutatója, csillagászat, interjú, kamera, légyszem-optika, Piszkéstető

2016/12/14

Az MTA CSFK Konkoly Obszervatóriumában egy olyan, 19 kamerából álló, teljesen automatikusan működő távcsőrendszer létrehozásán dolgoznak, amely az egész égboltról egyszerre készíthet jó felbontású képeket akár néhány perces időközönként. A világon egyedülálló fejlesztés a Lendület program keretében valósul meg. A légyszem-optika atyjával Pál András fizikussal beszélgettünk a különleges berendezés tudományos jelentőségéről és a kutatás új lehetőségeiről.

 (TRUPKA ZOLTÁN FELVÉTELE)

– Mi volt előbb: a csillagászat vagy az informatikai és műszaki területek iránti érdeklődése?

– Fizikusként végeztem az ELTE-n, a csillagászat mindig is érdekelt. De nem sokon múlott, mert negyedév után a nyári gyakorlatot részecskefizikából csináltam a CERN-ben. Az egyetem előtt pedig nagy esélye volt a villamosmérnöki pályának. Fizikusként viszont foglalkozhatom azzal is, tehát a műszaki vonal megmaradt. Szeretem azokat a feladatokat, amelyekben műszerfejlesztés van. Sokat foglalkoztam, foglalkozom szoftverekkel is, tehát az informatika is benne van a munkámban.

– A teljes égboltot látni képes all-sky kamerák viszonylag régóta működnek. Honnan jött a légyszem-optika ötlete és mi az előnye az előbbiekhez képest?

– Egy csillagászati távcsőnek három fontos paramétere van. Mekkora területet lát az égbolton, milyen részletgazdag képet ad, vagyis mekkora a felbontása és hogy milyen sűrűn mintavételezi az eget. A legjobb persze egy olyan távcső lenne, ami mindent lefényképez az égen minél sűrűbb időközönként és minél nagyobb felbontásban. Ehhez azonban akkora háttér-infrastruktúra kell, ami nincs a világon, ezért valamilyen kompromisszumos megoldást kell találni.

 Gyorsan és nagyon nagy felbontással csinál képeket például a Hubble-űrtávcső, de csak nagyon kicsi égterületről. A PanSTARRS program néhány hetente leképezi az egész égboltot, így azonban a perces vagy órás változásokat nem fog látni, pedig a tranziens jelenségeknek is jelentős szerepe van az asztrofizikában. A légyszem-optika ötlete onnan jött, hogy a harmadik kombinációt még nem hozták létre. Tehát fotózzuk le az egész eget lehetőleg minél gyorsabban, de a felbontás rovására. Ez a tudományos megközelítése az ötletnek. A műszaki megvalósítás lehetőségét pedig az adja, hogy folyamatosan csökken azoknak az eszközöknek az ára, amikkel ezt meg lehet valósítani.

 (PÁL ANDRÁS FELVÉTELE)

Az all-sky kamerák valóban fontosak, de kis felbontásuk miatt asztrofizikai mérésekre nem alkalmasak. Ha pedig megnövelnénk a felbontásukat, akkor már vezetni kellene őket a Föld forgásának kompenzálására.

– A légyszemet nem kell vezetni?

– De igen, mi azonban egy hatlábú szerkezetre, hexapodra csináltuk meg, mert az sokkal praktikusabb mechanikai megoldás, mint a távcsöveknél alkalmazott más szerelések. Ez volt az egyik nagy ötletünk, ha lehet ilyet mondani. 12V-ról megy szü­net­men­te­sít­ve, de van benne akkumulátor is. Nem egy darab távcsövet, hanem egy, a végső kiépítésben 19 kamerából álló rendszert mozgat az égbolt elfordulásának megfelelően. Az optikának 21 ívmásodperc a maximális felbontása pixelenként. Egy képen, minden erőlködés nélkül 13-15 magnitúdóig le lehet menni, de ha több képet átlagolunk össze, és elég az órás felbontás, akkor 15-16-ig, sőt bizonyos trükkökkel, utómunkákkal 17-re is, de ezek még folyamatban lévő dolgok.

– Milyen kutatásokra lehet használni?

– Elsősorban a klasszikus változócsillagokat, fedési exobolygókat, a csillagközi anyag és a fiatal csillagok kölcsönhatását szeretnénk vele lehet tanulmányozni. Piszkéstetőről több tucatnyi ilyen objektumot monitoroznak, de egy éjszaka csak egy pontot tudnak mérni, a következő éjjel egy másikat, és így tovább. A mi eszközünk egyszerre tudja mérni mindet és minden nap, továbbá ebben a témában is vannak olyan időskálák, amelyek nem nagyon ismertek. Érdekes a Napéhoz hasonló aktivitást mutató csillagok vizsgálata, illetve a szupernóvák, gamma-ki-törések (GRB-k) is. A szupernóvák akár egy hétig is világíthatnak, amiket folyamatosan tudunk figyelni és többfajta szűrővel vizsgálni. Szerencsés esetben olyan képeket is lehet csinálni, ami éppen a kitörés időpontjában készült, így beazonosíthatók a GRB-k vagy a gravitációs hullámok optikai megfelelője. A tranziens jelenségekről nem tudjuk, mikor és hol várhatók az égbolton, de ezzel az eszközzel a váratlan dolgokra is fel tudunk készülni.

– Mikor lesz kész?

– Ha úgy vesszük, akkor készen van. Most 12 kamerával működik Pisz­kés­te­tőn, teljes kiépítésben 19 lesz rajta. Így egymást kicsit átfedő képeken egyszerre látja a teljes égbolt 30 foknál magasabb területeit. Ennek a korlátnak az oka, hogy a horizont közelében mindig több a zavaró tényező, erősebb a fényelnyelés, vagy a fényszennyezés hatása. Márciusban elkészült az első fotó, kell még néhány lencse, néhány szűrősor, de már így is képes rendes tudományos mérésekre.

(PÁL ANDRÁS FELVÉTELE)

– Az előzetesekben az szerepelt, hogy néhány száz GB-nyi adatot tud termelni a berendezés egyetlen éjszaka. Mit tudnak kezdeni ennyi információval?

– Olyan hibrid rendszert készítünk, amelyben a feldolgozás bizonyos részei már helyben megtörténnek. Ezeken aztán tovább dolgozhat, aki akar. Persze mi is fogjuk csinálni, de a tervek szerint a mindenki által analizálható formára hozott adatokat gyakorlatilag egy napon belül nyilvánossá tesszük. Tudom, ez nem divat a mai tudományos életben, de egyrészt vannak olyan témák, amihez nincs meg a háttértudásunk, másrészt arra nincs kapacitásunk, hogy egy monstre pályázatot írjunk ki azok számára, aki szeretnének adatokat kapni. Sokféle területet lefedhetnek a mérési eredmények, ezért a legjobb tudományos kihasználtság, ha az adat nyílt, és mindenki a maga szegletét tudja analizálni. Sőt nem csak az adatbázis lesz nyílt, hanem a technológia is egészen a hardver szintjéig, kapcsolási és műszaki rajzzal, mindennel együtt.

– Hogy látják a légyszem-optika jövőjét?

– Szeretnénk, ha több ilyen rendszert tudnánk építeni, külföldi érdeklődés is van már, de ez még a jövő zenéje. Tudományos értelemben akkor van értelme az egésznek, ha legalább

4–5 évig megy egy rendszer. Ebből már komoly tudományos adatbázis építhető, amit persze mi is szeretnénk használni. Ezen kívül az egyik személyes álmom műszerépítés műholdakra cubesat-vonalon, de akár nagyobb projektekben is részt vehetnénk. Ilyen törekvések már voltak korábban is az intézetben, úgyhogy a szellemi potenciál megvan hozzá.

 Egy másik irány, amibe már bele is kezdtünk, szoftverek fejlesztése adat­redukcióra. Ennek alapja az, hogy együttműködés kezdődött az intézet és az MIT (Massachusetts Institute of Technology) között a TESS-re. Ez a NASA következő exobolygó-kereső műholdja, várhatóan 2018-ban indul majd. Elnyúlt pályán, 13 és fél nap alatt kerüli majd meg Földet, havi kampányokban lefedi az eget, a mérés idején a Nappal ellentétes irányba néz, majd földközelbe érve leküldi az adatokat. Viszont egy hónap is eltelhet, mire lejön az adat, utána pár hónapig dolgoznak rajta és vagy publikussá válik vagy elkezdik használni. Az a probléma ezzel, hogy ha oppozíció után három hónapig nem történik semmi, akkor az égbolt adott területe bemegy a Nap mögé, és fél évig nem lehet megfigyelni. Felmerült az igény, hogy csináljunk egy olyan adatfeldolgozást, ami nem ad ugyan csúcsminőséget, viszont az eredmény egy-két nap alatt megvan az asztrofizikailag érdekes objektumoknál, illetve a friss felfedezések azonnali követésére. Ha úgy tetszik, ez a légyszem-optika spin off-jának is nevezhető, hiszen az általunk kifejlesztett programokat más is fel tudja használni. Az pedig hab a tortán, hogy éppen a NASA, méghozzá az egyik legmagasabbra sorolt projektjében.

 TRUPKA ZOLTÁN

 

2016/39