Magyar kutató fejtheti meg a távoli kozmikus korongok titkát

Az ALMA rádiótávcső rendszer antennái

A csillagok születése sokáig rejtélynek számított a tudomány előtt, és csak a közelmúlt technikai fejlődése tette lehetővé, hogy elkezdtük alaposabban megismerni e fényes objektumok életének legelső pillanatait. A kutatási területtel sok szakember foglalkozik világszerte, köztük dr. Kóspál Ágnes csillagász, akinek munkáját március 23-án rangos díjjal ismerte el az ENSZ Nevelésügyi, Tudományos és Kulturális Szervezete. Hogyan lehet a csillagok világra jöttét megfigyelni, mit árulnak el a körülöttük lévő hatalmas korongok furcsaságai, és milyen műszerek vannak a tudósok segítségére? Többek között erről kérdeztük a díjazott csillagászt.

Kóspál Ágnest már gyerekkorában lenyűgözte az éjszakai égbolt látványa, így valószínűleg nem kellett nagy jóstehetség ahhoz, hogy kiderüljön, felnőttként csillagászattal szeretne foglalkozni.

Több kiemelkedő jelentőségű kutatóintézménynél megfordult már. A Leideni Obszervatóriumban például a rádiócsillagászati technikával ismerkedett meg, az Európai Űrügynökségnél pedig az általuk üzemeltetett űrtávcsövek adataival dolgozott, és különböző mérési módszereket sajátított el.

2014-ben a Magyar Tudományos Akadémia Lendület-programjának köszönhetően visszatért Magyarországra, ahol az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjában, a Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos főmunkatársaként önálló kutatócsoportot vezetve tanulmányozhatja a születő csillagok és bolygók keletkezésének folyamatát.

Dr. Kóspál Ágnes Fotó: Marton Szilvia - Origo

Harmadik magyarként a nemzetközileg kiemelkedő tehetségek között

A fiatal tudós munkáját már több díjjal is elismerték. 2015-ben átvehette Budapesten a L'Oréal és az UNESCO által alapított A nőkért és a tudományért elnevezésű nemzeti ösztöndíjat, rá egy évre pedig az Európai Kutatási Tanács Starting Grant pályázatán lett nyertes. Most harmadik magyar kutatóként beválasztották a L'Oréal-UNESCO Nemzetközileg Kiemelkedő Tehetségek közé - a díjat korábban Czöndör Katalin neurobiológus (2014) és Farkas Eszter agykutató (2016) vehette át.

A kitüntetés nemcsak az érintettnek, hanem a hazai tudományos életnek is nagy lökést adhat, és nagyobb láthatóságot biztosíthat a kutatónőknek.

A kutatási pályázatok elbírálásánál egyrészt figyelembe veszik a program tudományos értékét, másrészt a pályázó kutató szakmai kiválóságát. Ilyenkor sokat számít, ha fel lehet mutatni elismeréseket, díjakat"

– mondta az Origónak Kóspál Ágnes.

A csillagász szerint a pénzjutalom szerepe ugyancsak nem elhanyagolható tényező egy-egy projekt elismertetésekor, fejlesztésekor. Az összeget például számítástechnikai eszközök beszerzésére, külföldi konferenciákat megcélzó utakra, nemzetközileg elismert tudósok meghívására, valamint más kutatócsoportokkal folytatott közös programok elindítására lehet fordítani.

Fotó a díjátadó ceremóniáról Forrás: Caslot Jean-Charles/Jean-Charles Caslot

Idén 15 fiatal tehetséget díjaztak

A L'Oréal-UNESCO A nőkért és a tudományért Nemzetközileg Kiemelkedő Tehetségek elismerésének ünnepélyes díjátadóját 19. alkalommal rendezték meg március 23-án Párizsban. Az életműdíjak mellett három éve 15 fiatal tehetséges kutatót is jutalmaznak. A nemzetközi elismerésre azok a kutatónők pályázhatnak, akik hazájukban az előző évben elnyerték a L'Oréal és az UNESCO A nőkért és a tudományért nemzeti ösztöndíját.

Nem olyan egyszerű, mint amilyennek elsőre látszik

Kóspál Ágnes és kutatótársai olyan csillagokat vizsgálnak, amik szakmai terminussal élve újszülöttek. Ezt persze ne úgy képzeljük el, hogy mindössze 1-2 hete jöttek világra, az említett égitestek valójában már akár több millió évesek is lehetnek, de ha a 4,5 milliárd éves Naphoz hasonlítjuk őket, akkor be kell látnunk, igencsak fiatalok.

Az újszülött csillagoknak van egy jellegzetes tulajdonságuk, nevezetesen az, hogy korong formába rendeződve nagyon sok csillag körüli anyag veszi körül őket. Ennek a korongnak a matériája áramlik a csillagra, ebből építkezik, és ez az a régió, amelyben a bolygók létrejönnek.

Egy csillag a körülötte található anyagkorongból építkezik (illusztráció) Forrás: NASANASA/JPL-Caltech

Korábban a kutatók azt gondolták, hogy e korongok egyszerű szerkezetűek, amikről egyenletesen, simán áramlik az anyag a csillagra. Manapság már tudják, hogy ez nem így van, a korongokban úgynevezett alstruktúrákat lehet megfigyelni: sűrűbb, ritkább részeket, gyűrűket, réseket. Ráadásul az anyagáramlás sem egyenletes, hanem időben nagyon is változó.

Én azt kutatom, hogy a korong szerkezete és az anyagáramlás hogyan függ össze egymással

– magyarázta Kóspál Ágnes. – Ezt azért nem tudtuk korábban vizsgálni, mert mára jutott el az észleléstechnika oda, hogy a korongokban finom szerkezeti részleteket lehessen feltárni. Mindezek mellett olyan teljesítményű számítógépekre van szükség, amelyek segítségével modellezni lehet az alstruktúrák időbeli változásait" – tette hozzá a kutató.

Ezek az információk nagyon fontosak ahhoz, hogy a Naprendszer távoli múltjába visszapillanthassunk, és megértsük, miért néz ki szűkebb kozmikus otthonunk olyannak, amilyen.

Hogyan találhatjuk meg a korongban bujkáló bolygókezdeményeket?

Az újszülött csillagok körül a bolygók még keletkezőben vannak. A porszemcsék összetapadnak, egyre nagyobbak lesznek, majd kialakulnak a bolygókezdemények, bolygócsírák, legvégül pedig maguk a planéták.

„A bolygókeletkezést a porkorong jelenléte miatt nagyon nehéz megfigyelni, viszont a korongban születő bolygók visszahatnak annak szerkezetére, és emiatt olyan struktúrák alakulhatnak ki, amik modern műszerekkel már megfigyelhetők" – mesélt a kutatás kihívásairól Kóspál Ágnes.

Egy fiatal csillag és az azt körülvevő protoplanetáris korong művészi illusztrációja Forrás: ESO/L. Calçada

Az egyik legfrissebb kutatási téma annak megjósolása, hogy a keletkezőfélben lévő planéták milyen típusú bolygókká válnak – vagyis kőzetből vagy gázból fognak-e felépülni.

„A kérdésről pont tavaly októberben rendeztünk konferenciát az MTA Csillagászati Intézetében. Ugyan nagyon sok mindent tudunk az anyagkorongokról és az exobolygókról (távoli csillagok körül keringő bolygók – a szerk.), az továbbra sem ismert, hogy a korong tulajdonságai miként szabják meg a születő bolygók jellegzetességeit. Többek között ez is kutatómunkánk tárgyát képezi" – mondta Kóspál Ágnes.

ALMA, a csillagászok legédesebb gyümölcse

Az újszülött csillagok megfigyelésében a chilei Atacama sivatagban található rádiótávcső rendszer, az ALMA – teljes angol nevén Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – kapja a főszerepet.

Az ALMA a világ egyik legnagyobb és legdrágább csillagászati vállalkozása, ennek megfelelően nemzetközi összefogásban épült meg. Különlegességét az adja, hogy több rádióantenna együttese, és ezeknek a jelét együtt, összekapcsolva vizsgálják. Lényegében a műszer tulajdonságait nem egy antenna, hanem a teljes rendszer egésze szabja meg.

Olyan, mint egy óriástávcső: nagyon nagy a fénygyűjtő felülete, emiatt rendkívül halvány égitesteket is meg tudunk vizsgálni vele, ezenkívül a sok antennának köszönhetően különösen éles képeket alkothatunk a különböző csillagászati objektumokról"

– ismertette az ALMA előnyeit Kóspál Ágnes.

Az ALMA rádiótávcső-rendszer antennái Forrás: Wikimedia Commons

A rendszer színképeket is készít, a színképvonalak eltolódásából következtetni lehet a csillag körüli anyag mozgására. „Ez nagyon különleges dolog, hiszen így egyszerre tudjuk a sűrűség- és sebességstruktúrát vizsgálni" – mondta a kutató.

Az ALMA magyar társai

Az ALMA természetesen nincs egyedül, magyar „kollégái" is besegítenek a kutatómunkában.

„Itthon a Magyar Tudományos Akadémia Csillagászati Intézetének piszkéstetői megfigyelő állomásán vannak távcsöveink. Ezek szinte teljesen automatizáltak, ha éjszaka lenne, akár a laptopomról is bárhonnan bejelentkezhetek, és parancsokat adhatok a méréseket végző számítógépnek. Azt hozzá kell tenni, hogy ezek világviszonylatban kisméretű távcsöveknek számítanak (a legnagyobb is csak egyméteres tükörátmérőjű), de megvan a maguk haszna, mert fiatal csillagok fényváltozásainak hosszú időn át tartó nyomon követésére kiválóan alkalmasak" – mondta Kóspál Ágnes.

A Piszkéstetői Obszervatórium Schmidt-távcsöve Forrás: Rácz Miklós

Vannak olyan műszerek is, amelyeknek nagyon nagy a látómezeje, e szerkezetek lényegében a teljes látható égboltot lefedik, egész éjszaka mérnek, és ezzel sok százezer vagy akár millió csillag fényességváltozását vizsgálják.

A fiatal csillagok fényváltozásai azért érdekesek, mert elárulják, hogy mennyi anyag áramlik rájuk az őket körülölelő korongokról"

– magyarázta a csillagász.

A kutató szerint a világban sokfelé látni azt a trendet, hogy a kisebb obszervatóriumokat forráshiányra hivatkozva bezárják, nem működtetik tovább, ami probléma, mert az ilyen teleszkópokkal olyan kiegészítő megfigyelések végezhetők el, amik a nagyokkal nem biztos, hogy megvalósíthatók.

„A kisebb és nagyobb távcsövek kiegészítik egymást, mind a kettő fontos a maga módján, éppen ezért kiemelendő, hogy mi itthon fenntartjuk őket. Ugyanakkor rendkívül fontos, hogy a magyar csillagászat részt vehessen a legnagyobb nemzetközi csillagászati projektekben, és hozzáférése legyen a világ legnagyobb távcsöveihez is, mint például az Európai Déli Obszervatórium műszerparkja" – mondta Kóspál Ágnes.

Az ALMA felvétele egy csillag (HL Tauri) körül formálódó protoplanetáris korongról Forrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

„Mindig reménykedek, hogy valami teljesen váratlan dolgot fedezek fel"

És hogy mit hoz a jövő? Még fejlettebb műszereket, és ezek nyomán újabb és újabb felfedezéseket. Az ALMA távcsövet folyamatosan tökéletesítik, és a 2018-ban felküldendő James Webb űrtávcsőhöz is nagy reményeket fűz a kutató. Az új műszerek egyre élesebb képei is minden bizonnyal a csillagkeletkezés eddig feltáratlan rejtelmeit fogják megvilágítani.

A csillagászatban dolgozni azért izgalmas, mert mindig meglepő dolgokat lehet felfedezni.

Én azt kutatom, hogyan alakulnak ki a Naphoz hasonló égitestek, azok bolygórendszerei, és remélem, hogy a munkám valamikor hozzájárul ahhoz, hogy saját naprendszerünk múltját is megértsük. Megvannak a konkrét témáim és azok a távcsövek, amikre pályázom, ugyanakkor titokban mindig reménykedek abban, hogy valami teljesen váratlant, érdekeset fedezek fel" – foglalta össze a szakma szépségét Kóspál Ágnes.