Kitörő csillagok nyomában – úti beszámoló egzotikus csillagvizsgálókból

1291

Az MTA Csillagászati Intézetében a Kóspál Ágnes vezetésével működő MTA CSFK Lendület Korong-Kutató Csoport munkájának résztvevőjeként január és március folyamán két olyan helyszínre is elutazhattam méréseket végezni, amelyeknek említése minden (rádió)csillagász szívét megdobogtatja.

Célom első körben a Hawaii-n található James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), második körben pedig a spanyol Sierra Nevada hegység egyik csúcsán lakozó Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) antenna volt.

Kutatásunk olyan fiatal, még növekedésben lévő csillagokhoz kapcsolódik, melyek időről-időre fényes, évekig vagy évtizedekig elhúzódó kitöréseket produkálnak látható és infravörös hullámhossz-tartományban. A megfigyelések szerint ennek kiváltója a nagymértékben megnövekedő anyagbehullási ráta a csillag körüli korongból a csillag felszínére. A hirtelen változás pontos fizikai folyamata vitatott, ám gyanítjuk, hogy nagy szerepet játszik benne a keletkező csillagot és korongját körbeölelő gáz- és porburok is, ami annak a molekulafelhő-csomónak a maradványa, amelyből a csillag keletkezik. Elméleti modellekből valószínűsítjük, hogy minden kis tömegű fiatal csillag áteshet egy olyan szakaszon formálódása során, amikor ilyen, kváziperiodikusan ismétlődő ún. FU Orionis-típusú kitöréseket mutat. Ebből következik, hogy a kitörések kulcsfontosságúak lehetnek a csillagkeletkezés (és a korongra gyakorolt hatásuk miatt később a bolygókeletkezés) folyamatának megértése szempontjából. Aránylag kevés ilyen kitöréseket mutató csillagot ismerünk, ám egyre többet és többet találunk. Méréseink során FU Orionis-típusú csillagok gáz- és porburkainak struktúráját és az ott uralkodó viszonyokat (hőmérséklet és sűrűség) akarjuk feltérképezni a szén-monoxid molekula milliméteres hullámhosszú spektrumvonalainak segítségével.

Tengerparti látkép Hilo-ban, a Mauna Kea-hoz közel fekvő városban

A JCMT a Mauna Kea csúcsán található, 15 méter átmérőjű rádióantenna, amely milliméteres hullámhosszokon kémleli a hideg Univerzumot. Magas hegyek tetején a légkörben a megfigyeléseket akadályozó vízgőz aránya igen csekély, ez a tudománynak nagyon jó, a tudományt művelőknek viszont kevésbé. Már 2000 méteren, ahol a megfigyelőknek biztosított szállás található, is tapasztaltam a száraz levegő és az alacsonyabb légnyomás hatásait. A szobákban elhelyezett vízpárologtató, a csodás kilátás és az ebédlőben felszolgált jobbnál jobb falatok azonban megkönnyítik az alkalmazkodást. Ugyan a recepciónál nagyon ritkán találunk bárkit is és általában nem fogják az új ember kezét, azt a tanácsot kaptam, hogy ha problémám van, a szakácsoknak szóljak, mert ők tudnak segíteni bármiben (és ez valóban így volt).

A megfigyelőknek fenntartott szállás Hale Pohaku-ban 2000 méteren, a háttérben a felhőkkel befedett völgy

Négyezer méteren, ahol a JCMT és még további tizenkét teleszkóp található, a nyomás már csak 60%-a a tengerszinten megszokottnak és akár komolyabb kellemetlenségek (fejfájás, szédülés, légzési nehézségek, koordinációs problémák) is jelentkezhetnek, ezért nem is szabad 14 óránál több időt egyszerre eltölteni odafent. A vendég megfigyelőket a teleszkóp operátora viszi fel a hegytetőre kocsival és érkezéskor mindenkinek részletes biztonsági bemutatót tartanak. A legfontosabb információk, hogy hol tárolják a plusz oxigént és melyik másik teleszkóphoz lehet átszaladni segítségért – persze vigyázva, nehogy kifulladjunk. A megfigyelőtársunkkal való folyamatos kommunikáció is nagyon fontos, hogy észrevegyük, ha a másik esetleg rosszul érzi magát. “Astronomers are weird” – jelentette ki az ügyeletes csillagász, velem egyetértésben, de az is sokszor elhangzott, hogy mennyire szerencsések is vagyunk, hogy egy ilyen különleges helyen és ilyen eszközökkel dolgozhatunk. Miután eligazítást tartott nekem a használandó műszerekről és programokról, az ügyeletes csillagász visszaautózott a városba, mi pedig az operátorral elkezdtük a munkát, ami sötétedéstől pirkadatig tartott.

Balról jobbra: A JCMT teleszkóp és társai: CSO, Subaru és Keck teleszkópok. A JCMT mellett közvetlenül az SMA interferometrikus rendszer épülete látható

A furcsa és időnként megterhelő körülmények mellett volt, ami kárpótoljon. A JCMT-nél ún. “flexible observing” azaz rugalmas észlelési módszert alkalmaznak, tehát az operátor (és az alkalmi látogató csillagász) mindig azokat a megfigyeléseket végzi, melyekhez a körülmények éppen a legalkalmasabbak és megfelelő prioritással szerepelnek az adatbázisban. Ám ha egy kutatási projekt résztvevője is jelen van, a célobjektumai természetesen előrekerülhetnek a sorban. Így aztán három napos ottlétem során a megfigyelő és adatfeldolgozó szoftvert a saját projektünkhöz végzett mérések bütykölésével ismerhettem meg. Egyéb kutatási programok is sorra kerültek persze az éjszakák folyamán, ekkor a dolgom a spektrumok alapszintű értékelése volt: történt-e detektálás, milyen jel/zaj aránnyal, mik a spektrumvonalak egyéb jellemzői. Sajnos mivel egyik éjszaka annyira erősen fújt a szél, hogy nem kezdhettük el a megfigyeléseket, csupán két nap munkája volt értékelhető, de szép detektálások történtek két viszonylag újonnan felfedezett FU Orionis-típusú csillagra is.

Annyi biztos, hogy nem semmi a napfelkelte látványa a bolygó (tengerfenéktől mérve) legmagasabb hegyének tetejéről. Egyik reggel még a szomszédos Mauna Loa hegy egy lávafolyásának fényét is ki lehetett venni a messzeségben. A hegyvidéki élmények mellett a tengerszinten lévő Hilo városkában is eltölthettem pár napot és egy előadást is tartottam az East Asian Observatory érdeklődő dolgozóinak a kutatásunkról. Itt futottam össze egy korábban pár hónapot nálunk az intézetben is eltöltő kollégával, aki jelenleg a Subaru teleszkóppal dolgozik Hawaii-on. A világ igen kicsi!

Balról jobbra: A Keck teleszkóp fele, az IRTF kupolája, a CFHT és a Gemini északi tagja a JCMT kupolájának széléről fényképezve
Látkép a vezérlőszobáról a JCMT alatt

Spanyolországba utazásom a légitársaságoknak köszönhetően nem sokkal kevésbé bonyolult (azokban az időpontokban, mikor én utaztam, Granada városát két átszállással lehetett csak megközelíteni), viszont lényegesen rövidebb volt. A megfigyeléseket itt két hullámban, 2-2 nap során végeztem, a köztük lévő időt pedig Granadában töltöttem, aminél jobb programot aligha tudtam volna elképzelni. Az IRAM teleszkóp 30 méter átmérőjű tányérja “csupán” közel 3000 méteren, a Pico Veleta csúcsnál található. A JCMT-vel ellentétben itt sokkal kisebb az izoláltság érzete, síelők tömkelege csúszkál el nap mint nap közvetlenül a teleszkóp mellett. A hegyre feljutni azonban pont a gyakori hófedettség és az utak rosszabb állapota miatt nehézkes: gépkocsi, libegő és az obszervatóriumi lánctalpas hójáró igénybevételére is szükség volt.

A Sierra Nevada hegyvonulat havas csúcsai

Rövid pihenő után el is kezdődhettek az észlelések, bár első körben a rendelkezésemre álló 3,5 óra alatt éppen addig jutottam, hogy kiismerjem magam a rendszerben, elvégezzem a műszerek beállítását és kalibrálását, majd az előre megírt kis programomat elindítva elkezdjem egy csillag mérését. A következő napon arra ébredtem, hogy eltűntek a síelők és az ablakon át csupán fehérséget látok: jókora hóvihar érkezett, ami a következő három nap során uralta a fent maradt észlelők életét. Ekkor sajnos senki nem végezhetett megfigyeléseket, de szerencsére a rákövetkező hétvégén, amikor 8-8 órán át észlelhettem, ragyogó idő volt, amit csupán pár órára csúfított el egy gyorsan betoluló ködös felhőréteg.

A síparadicsom a hegytetőn és az IRAM tányérja a bal felső sarokban

A JCMT-vel ellentétben, ahol a teleszkóp kezelését gyakorlatilag az operátor végzi, itt a műszerek finombeállításán és ellenőrzésén kívül mindent az észlelő csinál és általában a saját kutatását végzi a neki kijelölt időintervallumokban. Természetesen a tapasztalatlanabb kutatók számára itt is van segítség, aki az operátorral együtt tanácsot ad és segít dönteni az észleléseket érintő dolgokban, például hogy mely kalibrátor forrásokat használjuk, hogyan forgassuk az antennát, hogy a lehető leggyorsabban objektumainkra állhassunk és hogy mi az az idegesítő vészjelző hang, ami már megint megszólalt az egyik pulton (általában időjárás riasztás volt). Ahogyan a JCMT mérés során, itt is előfordult, hogy a műszerek rejtélyes hibajelzéseket mutattak vagy megtagadták a helyes működést, ezekkel a problémákkal az operátor aztán hosszasan elbíbelődött, a végén pedig kiderült, hogy a hűtéssel, a beállításokkal vagy a kalibrációval van baj stb. Azonban az ehhez hasonló hibák és az időjárás instabilitásai miatt kieső idő ellenére is sikerült négy FU Orionis-típusú csillag körüli gáz molekulavonalas sugárzását megfelelő minőségű spektrumok felvételével feltérképeznem.

Folyik a munka – a vendégcsillagász helye az észlelőteremben

Az IRAM teleszkóp ezen csillagok távolságában nagyjából tízezer csillagászati egység felbontást tud elérni, ám ahhoz, hogy a pár ezer csillagászati egység nagyságúnak feltételezett csillag körüli burkot vizsgálhassuk, ez nem elég. Az itt gyűjtött mérési adatokat ezért az IRAM interferometrikus “párjával”, a NOEMA teleszkóprendszerrel felvett színképekkel fogjuk egyesíteni, hogy egyszerre lássuk a csillagot körülvevő kisebb és nagyobb skálájú struktúrákat is.

Az IRAM tányérja

De ez már az adatfeldolgozáshoz, a kutatás következő, hosszas és kevésbé látványos részéhez tartozik, melyet általában nem fantasztikus hegytetőkre kirándulva végez el a csillagász.

Hozzászólás

hozzászólás