Csillagászati világszenzáció magyar részvétellel

Újabb csillagászati világszenzáció született, s ennek fontos magyar vonatkozása is van. Az amerikai LIGO és az európai Virgo obszervatóriumokban egyaránt észleltek egy 130 millió évvel ezelőtti kozmikus eseményt, amelyben két neutroncsillag összeütközött és egymásba olvadt. A felfedezés választ ad a gammasugarak keletkezésére, és arra is: honnan származik az arany. Megtudhatjuk majd, miként tágul a világegyetem. A felfedezés egy új „multimessenger” csillagászati technikának is köszönhető. Ennek kidolgozásában meghatározó szerepe van két magyar származású fizikusnak, Márka Szabolcsnak és feleségének, Márka Zsuzsának. Ők a rendszerváltás után mentek ki Amerikába, több mint tíz éve a New York-i Columbia Egyetem tanárai, a világűr kutatói. Az ő közreműködésükkel jött létre a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), amely tavaly először tudta mérni az Einstein által leírt, de eddig még sohasem bizonyított gravitációs hullámokat. Márka Szabolcs telefonon elsőként a 168 Órának nyilatkozott a legújabb tudományos világsikerről.

– Legutóbb nyáron, Budapesten találkoztunk, és az azóta Nobel-díjjal is elismert gravitációs hullámok felfedezéséről beszélgettünk. Az amerikai kutató csoportjuk most újabb tudományos szenzációt jelentett be.

– Évtizedek óta feltételezzük, hogy két neutroncsillag ütközéséből és összeolvadásából keletkeznek a gammasugár-kitörések is. Ám erről eddig legfeljebb elméleti hipotéziseink voltak. Most azonban bizonyítani is tudtuk ezt: idén augusztus 17-én a LIGO és Virgo obszervatóriumában először sikerült megfigyelnünk a jelenséget. 

Egy gammakitörés fantáziaképe

– Pontosan mit fedeztek fel?

– Egy 130 millió évvel ezelőtt lejátszódó kozmikus esemény észleltünk: két neutron csillag összeütközött és egyesülésük után gamma sugarakat, röntgen sugarakat, fényt és rádió hullámokat bocsátottak ki összeolvadásuk után.

– Hogy magyarázná el ennek a jelentőségét az átlagolvasóknak is?

– Kezdjük azzal, hogy mi is a neutroncsillag? Bár csillagnak hívják, valójában nem az. Inkább olyan, mint egy gigantikus méretű atommag, amely főleg neutronokból áll. Hatalmas a gravitációs ereje, és mágneses mező veszi körül. A Napnál másfélszer nehezebb, ugyanakkor hihetetlenül sűrű az anyaga. Úgy képzeljük el, mint egy Budapest méretű atommagot. Amikor két neutroncsillag közeledni kezd egymáshoz, egyre gyorsabban forognak egymás körül. Összeütközésük és összeolvadásuk után, rengeteg energia szabadul fel például gravitációs hullámok formájában, illetve elképesztő mennyiségű elektromágneses sugárzás is keletkezhet. Úgynevezett rövid: egy-két másodpercig tartó gammasugár kitörések figyelhetők meg. Mostantól tehát bizonyítékunk is van arra, hogy mi a forrása ezeknek a gamma sugaraknak. 

– Előző interjújában említette: a csillagászat voltaképp kozmikus régészet: egyre közelebb kerülhetünk a világegyetem keletkezésének titkához. Most egy 130 millió évvel ezelőtti „űrbéli” eseményt érzékeltek. Ezt is a gravitációs hullámokkal mérték?

– Részben igen. Csakhogy neutroncsillagokkal foglalkozni azért is különlegesen izgalmas, mert ezek - a fekete lyukakkal ellentétben – fényt és nagyenergiás részecskéket is kibocsátanak. Ez pedig lehetőséget ad arra, hogy egyszerre többféle vizsgálati módszerrel, „multimessenger” technikával észleljünk egy-egy kozmikus eseményt. Így sokkal több és pontosabb információhoz juthatunk az univerzumról. Új korszak kezdődött a csillagászatban. Legújabb felfedezésünk egyben tudományos mérési rekord is: a világ közel száz kutató csoportja működött együtt. A gravitációs hullámokat kibocsájtó kozmikus katasztrófát most gamma sugarakon, röntgennel, ultraibolyában, infravörösben, rádióhullámokkal, műholdakkal és földi teleszkópokkal is megfigyelhették kollégáink.

– Mi az ön, illetve feleségének, Márka Zsuzsának a szerepe ezekben a kutatásokban?

– Már itt Amerikában kapcsolódtunk be a gravitációs hullámok kutatásaiba mikor a LIGO még csak egy álom volt. Én alapítottam meg a kollaboráción belül közel két évtizede a „multimessenger” vizsgálati csoportokat, amely mostanra már egy hatalmas nemzetközi kutatóhálózattá nőtt.  Zsuzsa az első vizsgálatainkhoz még a Columbia Egyetem optikai teleszkópját használta, de mostanra már a Hubble Űrteleszkóp is a LIGO eseményét követte. Akkoriban nagyon sokan kételkedtek abban, hogy valaha is eredményeket érhetünk el a ’multimesszenger’ megfigyelésekkel. Azok közül, akik nem hittek nekünk, ma már rengetegen lelkesednek és szeretnének részt venni a további munkában.

Márka Szabolcs és Márka Zsuzsa

Fotó: Bazánth Ivola

– Miféle kérdésekre kaphatunk választ a neutroncsillagok vizsgálatával?

– Például megtudhatjuk hogyan keletkeztek azok a nehéz elemek, amelyekből a mi világunk is áll. A könnyű elemek, – hélium és hidrogén – létrejöttét már korábban is ismertük, és azt is, hogy a nehezebb elemek, egészen a vasig, miként keletkeztek. Viszont az, hogy honnan származik az uránium és az arany az eddig vita tárgya volt. A „multimessenger" vizsgálati módszereinkkel ez a folyamat is bizonyíthatóvá vált. A neutroncsillagok ütközésekor óriási mennyiségű anyag is kilökődik és szintetizálódik a világűrbe, és például ez a forrása az urániumnak és az aranynak is. Ha ránézek a jegygyűrűmre, elmerengek, hogy ennek egy része a neutroncsillagokból származik. De a további kutatások választ adhatnak arra is: hogyan tágul az univerzum? Megérthetjük ennek okát, és sokkal pontosabban mérhetjük majd a kozmológia rejtélyeit. Jóval több ismeretünk lehet arról is, hogy olyan extrém kozmikus körülmények között, amelyeket a Földön nem lehet előállítani, miként viselkedik az anyag. Alapvetően fontos ez minden további űrkutatáshoz és alapvető ismereteinkhez világunkról. És van még egy lényeges szempont, amit hangsúlyoznék.

– Mire gondol?

– Én a pályámat Magyarországon még diákkoromban amatőr csillagászként kezdtem.  A „multimessenger” technika lehetővé teszi, hogy a neutroncsillagok megfigyelésével sokféle kozmikus előrejelzést adjunk majd, s ezáltal hihetetlen lehetőségek nyílnak meg az amatőr csillagászok előtt is. A gyerekek érdeklődését is sokkal inkább felkelthetjük a csillagászat iránt, és elindulhatnak a tudomány útján. A „multimessenger” kutatás eleve a különböző tudományágak együttműködésén alapszik. Lehet, hogy aki csillagászati kérdések megfejtésével kezdi, később, mondjuk, a kozmikus rejtélyek után az orvos-biológiai nagy kérdéseivel fog foglalkozni és ő lesz az a briliáns elme ki életünket jobbá, egészségesebbé és hosszabbá teszi. Soha nem tudni előre, hogy egy-egy felfedezés és alapkutatás „folyományai” később hány területen fognak hasznosulni. De az biztos, hogy jóval többet tudunk majd a saját világunk működéséről, az emberiség nagy kérdéseiről. Szerintem egy tudományterület jelentőségét éppen az mutatja meg, hogy hány kérdést tud feltenni és megválaszolni.

***

A neutroncsillag-összeolvadást kísérő fényjelenségek részletes vizsgálatához szükség volt a forrásgalaxis pontos meghatározására. A két LIGO detektor adatai alapján a neutroncsillagok helyzetét 190 négyzetfoknyi területre sikerült behatárolni, az Olaszországban működő Virgo detektor adataival a gravitációs hullám forrásának helyzetét tovább lehetett pontosítani az eredeti terület 14,7 százalékára. Egy ekkora szögtartományon belül nagyjából 130 millió fényév távolságra azonban több galaxis is lehetett volna a jelek forrása.

A helyszín gyors azonosításában a Frei Zsolt Széchenyi-díjas asztrofizikus és kutatócsoportja – Bécsy Bence, Dálya Gergely, Frei Zsolt és Raffai Péter – által összeállított, mintegy 2,5 millió galaxist tartalmazó katalógus, a Glade is segített a tudósokat. Az Eötvös Loránd Tudományegyetemen (ELTE) működő magyar kutatócsoport volt az első, amely a gravitációshullám-forráshoz azonosított égterület és becsült forrástávolság alapján közzétette a lehetséges forrásgalaxisok listáját – olvasható a Magyar Tudományos Akadémia MTI-hez eljuttatott közleményében.