97 éves korában, 2021. szeptember 13-án elhunyt Antony Hewish, aki a pulzárok felfedezésében játszott szerepéért megosztott fizikai Nobel-díjat kapott.
(Photo 12/Universal Images Group/Getty)
Antony Hewish (1924‒2021) úttörő munkát végzett a rádiócsillagászat területén. Egyik tanítványa, Jocelyn Bell detektálta először azt a furcsán „pislogó” rádióforrást, amelyet aztán nem sokkal később közösen az első pulzárként azonosítottak. Ezek a források nagyon pontos periodicitással intenzív felvillanásokat produkálnak a rádiótartományban, amelyeket általában a világítótornyok fénykévéinek villanásaihoz szoktak hasonlítani. A jelenséget először viccesen az LGM (‘little green men’ / „kicsi zöld emberkék”) megjelöléssel illették, de gyakorlatilag azonnal a csillagfejlődés egyik végállapotával, a gyorsan forgó mágneses neutroncsillagokkal azonosították. Hewish a felfedezésben játszott „meghatározó szerepéért” 1974-ben megosztott fizikai Nobel-díjat kapott. Az eredmény új távlatokat nyitott a nagy energiájú és a relativisztikus asztrofizika területén, hiszen megerősítette az elméletileg már az 1930-as években megjósolt neutroncsillagok létezését, és jelezte azt is, hogy a szerkezetük és a stabilitásuk vizsgálata során nem lehet eltekinteni Einstein általános relativitáselméletének alkalmazásától.
(NASA’s Goddard Space Flight Center)
A Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriuma rádiócsillagászati csoportjának tagjaként Hewish kezdetben a rendkívül dinamikus Martin Ryle vezetése alatt dolgozott. Több cikkben ketten együtt alapozták meg az ún. apertúraszintézis technikáját, amellyel több kisebb rádiótávcső jelét lehetett egyesíteni úgy, mintha azokat egyetlen nagyon nagy teleszkóp gyűjtötte volna be, sokkal jobb térbeli felbontást és képalkotási képességet elérve így.
Hewish az Atlanti-óceán partján fekvő Newquay-ben nőtt fel, így természetes volt a tenger és a hajók iránti rajongása. 1944-ben, a Cambridge-i Egyetemen akkor már két éve folytatott tanulmányait megszakítva háborús szolgálatra vezényelték a malverni TRE-hez (Telecommunications Research Establishment), ahol Ryle a radarzavaró technikák fejlesztésének vezetője volt. Hewish egy olyan eszközön dolgozott, amely az éjszaka támadó ellenséges vadászgépek elfogóradarját zavarta. Ezen időszak munkakörülményeire visszaemlékezve leírta, hogyan kellett a földi antennák sugárzási mintázatának ellenőrzéséhez egy B‒17-es repülő erőd légáramában kuporognia, „miközben kövek, döglött nyulak és egyebek hullottak rá”.
Hewish 1946-ban visszatért Cambridge-be, hogy befejezze egyetemi tanulmányait. Itt csatlakozott Ryle formálódó rádiócsillagászati csoportjához, amely a csillagászati objektumok ‒ köztük a Nap ‒ nemrégiben felfedezett rádiósugárzásának vizsgálatát tűzte ki célul. Ryle egy nagy halom rézcsövet adott Hewishnek, és arra kérte, hogy készítsen belőlük dipólantennákat egy antennahálózathoz. A következő tíz évben Hewish számos innovatív rádiótávcső építésén dolgozott.
A csoportban Hewish volt a rádiószcintilláció, a rádióforrások „pislogásának” szakértője. 1951‒1952 során részleteiben is kidolgozta ennek elméletét. 1954-ben rájött, hogy a kis szögkiterjedésű rádióforrásoknak erős szcintillációt kell mutatniuk pusztán a bolygóközi plazma inhomogenitásai miatt is. 1964-ben aztán kompakt rádióforrások esetében észleltek is ilyen szcintillációt. Ezen források jelentős része egy újonnan felfedezett rádiósugárzó objektumtípus, ún. kvazár volt. A rendkívül fényes aktív galaxismagokkal társult objektumokat aztán rövidesen a szupernagy tömegű fekete lyukakkal is kapcsolatba hozták.
Hewish felismerte, hogy a kis frekvenciájú szcintilláció detektálására tervezett nagy antennahálózatok három alapvető fontosságú csillagászati probléma vizsgálatában is felhasználhatók: segíthetnek még több kvazár felfedezésében, ezek szögkiterjedésének megmérésében, illetve a Napból kiáramló töltött részecskék, a napszél szerkezetének és sebességterének feltérképezésében. El is nyert egy 17 286 fontos (akkori árfolyamon kb. 48 ezer dolláros) ösztöndíjat, hogy megtervezzen és megépítsen egy 1,82 hektár kiterjedésű antennahálózatot a Cambridge közelében található Mullard Rádiócsillagászati Obszervatóriumban, és azzal a rádióforrások 0,1 másodperces időskálájú fluktuációit tanulmányozza.
1965 októberében hallgatóként csatlakozott a csoportjához Jocelyn Bell, aki aztán a dipólantennákat összekötő kábelhálózat felelőse lett. A rendszert 1967 júliusában helyezték üzembe. Bell minden nap aprólékosan, teljes egészében „kézzel” elemezte a begyűjtött nagy mennyiségű adatot. Augusztus 6-án egy furcsán szcintilláló forrásra figyelt fel, amelynek addig nem látott szerkezetű jele volt. November 28-án aztán végleg bizonyossá vált, hogy a megfigyelt szcintilláció 1,33 másodpercenként ismétlődő impulzusok sorozata. Ilyet addig még soha nem észleltek. Bell három ilyen forrást is felfedezett, az egyiknek a periódusa csak 0,25 másodperc volt.
Néhány hónappal a felfedezést bejelentő Nature-cikk (A. Hewish et al. Nature 217, 709–713; 1968) megjelenése után a Cornell Egyetem fizikusa, a korábban Cambridge-ben dolgozó Thomas Gold a pulzárokat a gyorsan forgó mágneses neutroncsillagokkal azonosította. Az optikai távcsövek számára nagyon halvány neutroncsillagoknak ezzel a rádiócsillagászati technikával történt felfedezése teljes meglepetésként hatott. A következő években más kutatók is sok pulzárt detektáltak, neutroncsillagokból álló kettősökben is, amelyek aztán az általános relativitáselmélet nagy pontosságú tesztjeként is szolgáltak.
A szcintillációs technikát Hewish az űridőjárás tanulmányozására is használta: olyan, a Napból származó plazmakitöréseket azonosított, amelyek zavarhatják a GPS-navigációt. A cambridge-i rádiócsillagászati csoportot 1977 és 1989 között vezette, 1982 és 1988 között pedig a Mullard Rádiócsillagászati Obszervatórium igazgatói posztját is betöltötte.
A Nature magazin nekrológja alapján
Megjegyzés: Az 1974-es fizikai Nobel-díjat Ryle és Hewish kapta fele-fele arányban megosztva ‒ Ryle elsősorban az apertúraszintézisért, Hewish pedig a pulzárok felfedezésében játszott meghatározó szerepéért ‒, az általános vélekedés azonban az, hogy azt Jocelyn Bell is megérdemelte volna. Őt részben kárpótolhatja az, hogy ötven évvel a felfedezés után neki ítélték a 2012-ben alapított, rövid idő alatt rendkívül nagy presztízsre szert tett tudományos díj, a Breakthrough Prize egyik fokozatát (Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics, 2018).
