Matektól és fizikától a gamma-csillagászatig - Interjú Veres Péter asztrofizikussal

- Megkérném, ismertesse a kutatómunkáját, valamint azt, hogy a csoportjával hogyan jutottak el arra a felfedezésre, amelyről nemrég jelentettek meg cikket az amerikai sajtóban?

- Huntsville-ben, Alabama államban dolgozom, az Alabamai Egyetemen (University of Alabama in Huntsville). A város komoly űr-történelemmel büszkélkedik. Itt készült a Saturn V rakéta, amely a Holdra is vitt embereket. Egy űrmúzeum van a központban, ahol többek között egy életnagyságú rakéta várja a látogatókat.

Veres Péter szűkebb kutatási területe a gamma-kitörések

A gamma-csillagászatnak is komoly múltja van a csoportomban. A nyolcvanas évek közepén itt kezdtek először komolyan foglalkozni a gamma-kitörésekkel. Ez a szűkebb kutatási területem. A gamma-sugarakra úgy gondolhatunk, mint a következő lépcsőfokra a Röntgen sugárzás után: ugyanannak az elektromágneses spektrumnak a tagjai, mint például a rádióhullámok vagy a látható fény, csak a gamma-tartományban jóval több energiája van egyetlen fény-részecskének. A gamma-csillagászatot az űrből, műholdakkal kell végezni, mivel a Föld légkörén nem hatolnak át a gamma-sugarak. Az egyik ilyen műholdat innen Huntsville-ból irányítják és ehhez kötődik a munkám.

A gamma-kitörések a világegyetem legtávolabbi pontjaiból érkeznek hozzánk és naponta körülbelül egy alkalommal észlel egyet a műholdunk. Gamma-tartományban nincsenek képeink az égboltról: a berendezés olyan, mint egy nagy veder - összegyűjti a gamma-sugarakat, de nem tudja milyen irányból érkeztek, csak annyit látunk, hogy időnként megnő a műszerbe érkező fotonok száma. Hetente pár alkalommal én vagyok a szolgálatos és ilyenkor a feladatom kiértékelni az eseményeket: valóban gamma-kitörést látunk, amikor a szokásosnál több gamma-sugár árasztja el a műszert, vagy valami mást? Jöhetnek gamma-sugarak például földi viharokból, a Napból, vagy néha nagy energiájú részecskék tréfálhatják meg a berendezést.

A gamma-kitörések extrém események, de szerencsére a kozmikus szomszédságunkban nem fordulnak elő. Ismerve a távolságukat, miután megmérjük a hozzánk érkező energia mennyiségét, kiszámolhatjuk a robbanás erejét ott ahol történt. Azt találjuk, hogy a felszabadult energia megfelel a Nap által egész élete (kb. 10 milliárd év) alatt kisugárzott energiának. A gamma-kitörések viszont legfeljebb 1000 másodpercig tartanak. Ezekkel az eseményekkel foglalkozom tehát nap mint nap.

Maga a felfedezés, amelynek kapcsán pár hete jelent meg a cikkünk, egy különleges neutroncsillag, úgynevezett magnetár hatalmas felfénylése volt 2020. április 15-én (angolul „magnetargiantflare”). Itt is azt láttuk, hogy a fotonok száma nagyon megnő a berendezésben, de miután alaposan megvizsgáltuk az adatainkat, kiderült, hogy sok szempontból különböznek a gamma-kitörésektől.

Egy neutroncsillag nagyjából akkora, mint Kolozsvár külvárosaival együtt, de a Nap anyagának másfélszerese van beletömörítve. Ez azt jelenti, hogy hihetetlenül sűrű objektumról van szó. A magnetárok is neutroncsillagok, de ráadásként még erős mágneses térrel is rendelkeznek. Ez a mágneses tér meg tudja töredeztetni a neutroncsillagok kérgét „csillagrengést” okozva. Ilyen csillagrengéskor óriási mennyiségű energia szabadul fel. Ennek az energiának egy része egy szűk nyalábban, nagy sebességgel elhagyja a neutroncsillagot. Ezt a nyalábot tapasztaltuk mi a magnetár hatalmas felfénylésének.

- Miben áll az esemény illetve a felfedezés lényege, különlegessége?

- Több okból is különleges volt ez az esemény: ez mindössze a negyedik ilyen megfigyelés az űrkorszak kezdete óta (1979-ben, 1998-ban és 2004-ben észleltek hasonló felfényléseket). Míg a másik három felfénylés a közvetlen galaktikus szomszédságunkból érkezett hozzánk (magából a Tejútrendszerből vagy a déli égbolt Nagy Magellán felhőjéből, kb. 0,16 millió fényévre tőlünk), az áprilisi felvillanás távolabbról jött: egy 12 millió fényévre levő galaxisból a Szobrász (Sculptor) csillagképben.

Nagyon rövid volt és fényes. Az egész jelenség kevesebb mint két tizedmásodpercig tartott. Ez egy csettintés vagy egy taps hossza. Mikor górcső alá vettük azt találtuk, hogy ennél sokkal rövidebb struktúrák is rejtőznek az adatokban. Ez az egyik fő eredményünk: a másodperc tízezred részénél is gyorsabb változásokat mértünk ki. Ehhez nincs jó mindennapi hasonlat, a fényképezőgépek vakujánál kb. 10-szer rövidebb időről van szó. Ebből meg tudtuk mondani, hogy bármi is bocsátotta ki, mérete körülbelül 10 km lehet, vagyis a neutroncsillag-elképzelés jól beleillik a képbe. Azt találtuk még, hogy a neutroncsillagból felénk száguldó anyag nagyon gyors, a fénysebességet pár százalékra megközelíti. Ez is újdonság, ilyent most tudtunk először megmérni. Érdekes adalék, hogy annyira fényes volt a felvillanás, hogy még ilyen nagy távolságból is majdnem elvakította a berendezéseket.

- Mi vonzotta erre a pályára, hogyan lett csillagász?

- Udvarhelyről származom, ott jártam iskolába és 2001-ben érettségiztem. Jól ment a matek és a fizika, ezért amikor egyetemi képzést kellett választani, úgy gondoltam csillagászaton jól hasznukat tudom venni. Pesten fel is vettek a csillagász szakra. Vonzott, hogy ismeretlen dolgokat lehet kutatni a képzés végén, olyanokat, amelyeket még senki se látott. Ez igaznak is bizonyult, sok új dolog futott át a kezünkön (ez a felfedezés is ilyen). Az egyetemen a tanárok nagyon szívesen beszélgettek a saját kutatásaikról, így az alapképzésen túl, elmélyülhettünk a csillagászat különböző ágaiban. Dolgoztam egy keveset infravörös csillagászatban, ahol például a születő csillagokat tanulmányozzák, és szereztem egy kis rádiócsillagászati tapasztalatot is, amelyen belül az egyik irányzat a különleges, nagyon távoli galaxisok vizsgálata.

Ugyanígy, az egyik oktató révén kerültem kapcsolatba a gamma-kitöréseket tanulmányozó csoporttal is. Az évek során jónéhány diák és kutató fordult meg ebben a csoportban, de három tanár, Horváth István, Bagoly Zsolt és Balázs Lajos képezi a magját. Ők tanították meg a kutatómunka sok csínját-bínját, olyan trükköket, amelyeket kurzusokon nem lehet elsajátítani. Elmehettem konferenciákra, ahol még több tapasztalatot szereztem. Később a gamma-kitörésekből írtam a diplomamunkám, majd utána a doktorim. Nagyon szeretem a hagyományos, optikai csillagászatot is, de úgy alakult, hogy a csillagászatnak ez az elvontabb oldala jobban tetszett.

- Hogyan vezetett az útja Amerikába?

- Miután megszereztem a doktorit, kaptam egy posztdoktori állást Pennsylvania-ban. Ez komoly változás volt, mert a világ egyik legnevesebb szakértőjéhez kerültem, Mészáros Péterhez, aki szintén kötődött a pesti csoporthoz, és ő maga is Magyarországról származik. Itt az adatok elemzése helyett a fizikai modellekkel foglalkoztam. Az érdekelt, hogyan keletkeznek a gamma-sugarak, és rendhagyó megfigyelésekre próbáltunk magyarázatot találni. Ezután egy évet a fővárosban, Washingtonban töltöttem majd onnan 2015-ben kerültem Alabamába, a mostani állásomba.

- Mitől jobb a kutatás, a kutató helyzete Amerikában, mit lehetne az ottani rendszerből itthon is alkalmazni? 

- A romániai kutatási helyzetre szinte egyáltalán nincs rálátásom, a magyarországira is csak kevés. Miben különbözik az amerikai rendszer a magyartól? A legnyilvánvalóbb az, hogy több pénzből gazdálkodhatnak a kutatók. Ugyanakkor nagy verseny folyik ezért a pénzért. Sok a megmérettetés, általában sok pályázatot utasítanak el, míg az egyik végül nyer. Az a személyes tapasztalatom, hogy a kollégáim sokat dolgoznak és nagyon motiváltak.

- Hogyan zajlik egy kutató csillagász egy munkanapja?

- A munkaidőm cikkolvasás, számolás és megbeszélések között oszlik meg. Mindig vannak feldolgozásra váró, különleges megfigyelések, amelyek nem illenek bele az addigi elképzeléseinkbe. Ilyenkor nagy élményt jelent, ha ki tudjuk deríteni, milyen fizikai folyamat hozta létre. Egyik projektem például azt vizsgálja, hogyan verődnek vissza a Föld légköréről a gamma-sugarak, egy másik pedig a „gammák” polarizációjával kapcsolatos. Van néhány félig kész cikkem, amelyeket szeretnék mihamarabb befejezni és közeleg egy pályázat leadási határideje. Ez azonban egy állandó állapot, úgy hallom, mások is így vannak ezzel.

Ezek a beszámítható dolgok. Sokszor fordul elő azonban, hogy egy új kitörés valamilyen szempontból különleges, mint ez a magnetár felfedezés. Ez azt jelenti, hogy minden más háttérbe szorul, és csak az aktuális eseménnyel foglalkozunk. Mivel adataink nyilvánosak, muszáj erőltetett tempóban dolgozni, sokszor hétvégéken vagy éjfél utánig, nehogy más csoportok megelőzzenek.

- Van-e terve, új elképzelése a jövőre, szakmai szempontból?

- Szakmailag egy állandó állás megszerzése a cél. A mostani beosztásom ugyan elég stabilnak mondható, de folyamatosan pályázni kell újabb és újabb forrásokra. Ez elég sok időt elvesz a kutatástól, de rákényszerít, hogy felkészült legyek a legújabb eredményekből. Ugyanakkor itt Huntsville-ben nagyon sok az új és érdekes kihívás, ami ellensúlyozza az enyhe bizonytalanságot az álláshelyzet körül. Például a csoportunk nagyobb pályázatokban is részt vesz: két új gamma-detektor tervezésére, építésére és működtetésére is pályázunk jelenleg. Ha sikeresek vagyunk, ezek a szokásosnál hosszabb időre biztosítanak forrásokat.

- Mi jelenti a kutató csillagásznak a kikapcsolódást?

- Szabadidőmben túrázni, sétálni szoktunk a családommal. Igyekszünk minél több időt a szabadban tölteni. A séták végén legtöbbször játszótereken kötünk ki. Van néhány közeli hely, amelyet rendszeresen látogatunk, kedvencünk például a városi botanikus kert. Hosszabb szabadság idején a tengert vesszük célba. Szeretek még kosarazni, olvasni, sakkozni vagy podcastokat hallgatni. Ezek jelentik a kikapcsolódást számomra.

- Hogyan lehetne a gyerekekkel megkedveltetni ezt a tudományágat, vagy úgymond közelebb vinni hozzájuk? Hiszen minden bizonnyal sokan álmodoznak a csillagokról, szívesen kémlelik a csillagos eget.

- Úgy látom egyre nagyobb a hangsúly azon, hogy a kutatások eredményei ne csak a szakértőknek legyenek elérhetőek, hanem bárkinek, aki a tudomány iránt érdeklődik. Sok pályázatnál meg is követelik, hogy a kutatás mellett szervezzenek valamilyen tevékenységet a nagyközönség számára. Ezt a követelményt néha egészen fiatal gyerekek bevonásával teljesítik. Egy alkalommal én is részt vettem egy ilyen majálisszerű rendezvényen: a tanszékünk egy asztalt bérelt, ahol fekete lyukakról és szupernóvákról beszéltünk egyszerű, háztartási tárgyak segítségével kisiskolásoknak.  Nagyon jó ötletnek tartom ezeket a rendezvényeket, hálás feladat gyerekeknek közérthetően mesélni a kutatásról.

- Tervezi-e, hogy majd valamikor hazatér - Romániába vagy akár Magyarországra? Itthoni kollégákkal sikerül-e tartani a szakmai kapcsolatot?

- Igen, szoktam ezen gondolkozni, de nincsenek kiforrt terveim. Ha találnék állást, jó kutatási feltételekkel, valahol a közelben, biztosan jelentkeznék rá. A gamma-csillagászat csak egy kis szelete a szakmának és úgy tudom, nincs átfedés például a kolozsvári csillagászok munkájával. A pesti csoporttal tartom valamennyire a kapcsolatot. Vicces, hogy mióta a virtuális világba kényszerültek, én is könnyebben részt tudok venni a találkozóikon.

Borítókép: illusztráció, forrás - PHYSICS.ELTE.HU