Csak az íróasztalfióknak számolgatta ki, tíz évvel később Amerikából keresték – Interjú Dr. Borkovits Tamás csillagásszal

– Családias a hangulat a Csillagvizsgálóban. Hányan dolgoznak itt?

– Valóban kis kutatóintézet vagyunk, majdnem a teljes kutatói garnitúrával találkoztak. Jelenleg négy csillagász-kutató dolgozik itt, emellett van egy karbantartónk, egy könyvtárosunk, aki egyben titkárnő és gazdasági vezető is, illetve van még egy számítástechnikai tudományos kutatónk, aki végülis a rendszergazdánk is; ennyi a létszám. Gyakran jár ide egy bajai, SZTE-s csillagász PhD-hallgató, Bánhidi Dominik, reményeink szerint tudjuk majd itt alkalmazni.

Balról: Bánhidi Dominik, Csányi István (SZTE-n végzett csillagász), Dr. Bíró Imre Barna és Dr. Borkovits Tamás. Fotó: Bartha Karina

– Milyen kutatásokban vesznek részt?

– Nálunk működik a HUN-REN Sztelláris Asztrofizika Kutatócsoport is. Ennek vagyok a vezetője, több tagja a szegedi Kísérleti Fizika Tanszék munkatársa. Itt az intézetben mindenki változó csillagokkal, elsősorban fedési változó csillagokkal foglalkozik. Magyarország a változó csillagok észlelésben igazi nagyhatalom, ezen a területen viszonylag kisebb távcsövekkel is világszínvonalú eredményeket lehet elérni. Közben Szegeden kialakult egy szupernóvákkal, robbanó csillagokkal foglalkozó iskola: mi olyan rendszerekkel foglalkozunk, amelyek egy része majd egyszer a jövőben fel fog robbanni, szupernóvák lesznek, ők pedig azokkal, amelyek már felrobbantak. Ezt a két területet kapcsoltuk össze, amikor a HUN-REN kutatócsoporti pályázatot írtuk.

– Milyen eszközökkel tudnak itt dolgozni?

– Van két kisebb távcsövünk, és itt ülünk az ország egyik legnagyobb távcsöve mellett, amely 80 centiméter tükörátmérőjű. Ilyen távcső három van az országban, egy Baján, egy Szombathelyen és egy Piszkéstetőn a Mátrában. Ennél csak két nagyobb tükörátmérőjű teleszkóp van Magyarországon, mindkettő Piszkéstetőn.

– TESS Űrtávcsővel fedeztek fel egy 3+1-es hierarchikus csillagrendszert. Hogyan fértek az eszközhöz, lehetett „távcsőidőt” venni?

– A legtöbb űrtávcső adatai nyilvánosan hozzáférhetők. A Bajai Csillagvizsgáló távcsöveivel csak követő méréseket folytatunk. A legtöbb embernek az űrtávcsőről a Hubble Space Telescope, vagy újabban a James Webb űrteleszkóp jut eszébe, ezekkel gyönyörű, látványos képek készülnek, bár a tudomány nem ezekben van elrejtve. Ezek mellett számos speciális és kisebb méretű eszköz van, például a TESS űrtávcső, amelynek teleszkópja jóval kisebb, de a világűrben amúgy sincsen légkör, ami zavarná, arra kell csak figyelni, hogy ne nézzen pont a Napba vagy a Holdba, mert az elvakítja. A TESS-t fedési exobolygók megfigyelésére fejlesztették ki; folyamatosan kering a Föld körül és fényképezi az eget, ebben a pillanatban is. Az adatait bármikor elérhetjük, csak jó internetkapcsolat kell hozzá.

Dr. Borkovits Tamás csillagász. Fotó: Bartha Karina

– Hogyan fedezték fel a már említett csillagrendszert? Mitől olyan különleges ez a jelenség?

– A csillagászat nemzetközi tudomány, számos amerikai kollegával is dolgozunk, vannak MIT-es és NASA-s kapcsolataink – így kerültem be a TESS-, előtte pedig a Kepler űrtávcsővel kapcsolatos kutatásokba is. Mindkét távcső fedési exobolygókat keresett, illetve mind a mai napig keres, a képeiken azonban fedési kettőscsillagok is megjelentek, és egyes velük kapcsolatos jelenségek olyan kérdéseket is felvetettek, amelyekkel korábban szinte senki nem foglalkozott rajtam kívül – ezért kerestek meg.

A fedési kettőscsillagok, amelyekkel mi foglalkozunk, technikailag ugyanazt csinálják, mint a fedési exobolygók. A legtöbb Naprendszeren kívüli bolygót, vagyis exobolygót úgy fedezik fel, hogy amikor a Földről nézve áthaladnak a csillaguk előtt, akkor egy kis részt kitakarnak a csillag fényéből, így lecsökken a csillag fényessége; ha ez periodikusan történik, akkor általában exobolygóról van szó. Akkor beszélünk fedési kettőscsillagról, ha két csillag nagyon közel kering egymás körül – annyira közel, hogy még a nagy távcsövekben is egynek látjuk őket. Ha a Földről nézve az egyik áthalad a másik előtt vagy mögött, majd fordítva, az összfényesség lecsökken, mégpedig jóval nagyobb mértékben, mint amikor egy kisebb bolygó takarja ki a nála jóval nagyobb csillagot. A fedési kettőscsillagok kutatása ezért is régebbi tudomány, mint a fedési exobolygók vizsgálata. Vannak olyan fedési kettőscsillagok, amelyek akár szabad szemmel is felfedezhetők, mivel egy-két naponta elhalványulnak. Rengeteg ilyet lát a TESS űrtávcső is, kérdéseket nem ilyen klasszikus eset vetett fel.

Először a Kepler űrtávcső segítségével fedeztünk fel olyan rendszereket, ahol a fedési kettőscsillagok körül kissé távolabb kering egy harmadik csillag. Stabilitási okokból ez a csillag csak jóval távolabb tud lenni a többitől, ezért nehezebb felfedezni – a hármas rendszer külső pályasíkjának pontosan a látóirányunkba kell esnie ahhoz, hogy a távoli, harmadik csillag fedéseit is lássuk. A Kepler 2011-ben fedezett fel először ilyen csillagrendszert, ekkor 15-20 naponta volt egy egy-két napig tartó elhalványodása a rendszernek; ez minden alkalommal kicsit máshogy nézett ki, mert a három csillag mindig más helyzetben állt, amikor éppen elfedték egymást. A hármas rendszer ritka jelenség, ez az űrtávcső többszáz milliónyi csillagot megfigyelt, ebből 2500 körüli volt fedési kettős csillag, és ebből 12-13 produkált extra fedéseket.

Bajai Obszervatórium, galéria. Fotók: Bartha Karina

Ugyanakkor van egy másik módszer is, amellyel a harmadik csillagot fel lehet fedezni. Ez azon alapul, hogy egy harmadik csillag vonzza a másik kettőt, ezért a két csillag időnként hol közelebb van hozzánk, hol távolabb tőlünk, ahogy keringenek egymás körül. A fény terjedési sebessége véges, ezért a Földről nézve hol siet az ilyen rendszer csillagjainak fénye, hol késik. Amikor közelebb van a két csillag, előbb következik be a fedés következtében az elhalványulás, amikor távolabb van, később csökken le a fényesség – tehát nem szabályos időközönként észlelhető a jelenség, hanem periodikusan hullámzik. Ez az úgynevezett fényidő-effektus.

Ha a harmadik csillag elég közel van a kettős csillagrendszerhez, akkor gravitációs hatása is zavarja őket és viszont, így nem teljesen szabályosan keringenek egymás körül. Ekkor már nem triviális, hogyan változik a fedések bekövetkezésének ideje. Nem gondoltam volna, hogy ilyet valaha látni fogunk, az ilyen gravitációs zavarok következtében bekövetkező fedésiidőpont-változásokat csak az íróasztalfióknak számolgattam ki, mert annak idején kellett még egy publikáció a PhD-mhoz. Aztán tíz évvel később a Kepler űrtávcső megfigyelt több ilyen jelenséget is, és megkerestek Amerikából, mert ebben a témában, ilyen egyenleteket csak én publikáltam. Ezekhez a kutatásokhoz, tehát a gravitációs zavarokhoz és különösen a harmadiktestfedésekhez, teljesen új típusú fénygörbe-modellező programot kellett fejleszteni, mint a fedési kettőscsillagok modellezéséhez. A TESS űrtávcső 2018-ban indult, két év alatt milliárdnyi csillagot fényképezett – triplán fedő rendszerből is talált mára több mint 100-at. Az említett rekorder 3+1-es csillagrendszerről először azt hittük, egy elég szoros, triplán fedő rendszer. A harmadik csillag 51-52 napos periódussal kering a szoros kettős körül, nem rekord közelségű, de elég érdekes ahhoz, hogy kövessük. A követés során derült ki, és ettől lett különleges, hogy van ott egy negyedik csillag is: azt láttuk, hogy 51 naponként bekövetkezik két extra fedés. Azonban az extra fedések is késtek vagy éppen siettek, csak úgy lehetett modellezni, ha beraktunk egy negyedik csillagot még messzebb, ami rángatja a rendszert. A szerencsénk az volt, hogy ez a rendszer elég fényes. A szabad szemmel látható leghalványabb csillagnál 2-300-szor halványabb, ami soknak tűnik, de a távcsövek számára nem az. Ezért lehetett róla spektroszkópiát csinálni, tehát felvenni a csillag színképvonalait a csillag fényének szétbontásával. Ezt egy amerikai kollegám készítette el egy olyan eszközzel, amelyet egy Szegeden végzett hallgató, Fűrész Gábor készített, aki szakdolgozatában is spektrográfot tervezett. Annak továbbfejlesztett változata üzemel Arizonában. Kiderült, hogy a negyedik csillag keringési ideje is alig 1040 nap. A négy csillagból három jóval nagyobb, fényesebb és forróbb, mint a mi Napunk, a negyedik pedig körülbelül akkora.

Összefoglalva: két csillag három napos periódusidővel kerüli meg egymást, nagyon közel vannak egymáshoz, a harmadik csillag 51 napos periódussal kerüli meg ezeket. Ha ezt a három csillagot ideraknánk a mi naprendszerünkbe, mindhárom bőven a Merkúr pályáján belül lenne. És van egy negyedik csillag, nagyjából olyan, mint a Napunk, és 1046 napos periódussal kerüli meg ezt a hármast. Ez így hierarchikus, stabilitási okból nagy különbség van a keringési idők között, a pályaméretekkel arányosan. Ha a mi naprendszerünkbe raknánk be ezt a négyes rendszert, akkor a negyedik csillag is még a Mars és a Jupiter pályája között lenne. Ez a triplán fedő hármas elég szoros, de messze nem a legszorosabb. Egyébként a legszorosabb hármas csillagrendszert is mi fedeztük fel a TESS adatai alapján. Sőt, az egyik kollégánk, Dr. Mitnyan Tibor, aki posztdoktorom és Szegeden dolgozik, talált egy újabb rekorddöntő hármas rendszert, ezt fogjuk publikálni hamarosan. Tehát igazán ritkává és rekorderré az említett felfedezést a negyedik csillag teszi, és az, hogy a már ismertek közül magasan ez a legrövidebb periódusú, legkisebb méretű, legkompaktabb hierarchikus 3+1 típusú csillagrendszer.

– Maga a jelenség ritka, vagy csak nehéz felfedezni az ilyen típusú csillagrendszereket?

– Mind a kettő igaz. Valószínűleg a hármas-négyes csillagrendszerek eleve ritkák, főleg, ha ilyen szorosak, egyszerűen azért, mert nagyon speciális körülmények kellenek ahhoz, hogy ki tudjanak alakulni. De felfedezni is nehéz, csaknem az éléről kell látszaniuk a csillagok pályasíkjainak, hogy mind fedje egymást. A csillagok életéhez képest az ember élete rövid. Ahhoz, hogy egy emberöltőn belül is felfedezhető legyen egy ilyen rendszer, az kell, hogy ne legyenek túl távol egymástól a csillagok. Ilyen négyes rendszert csak a vakszerencsével lehet felfedezni. Itt is számos véletlen játszott közre.

– A földi élet szempontjából van jelentősége ennek a felfedezésnek? Esetleg a későbbiekben lehet fontos?

– Erre nem tudok pontosan válaszolni. Amikor Luigi Galvani olasz orvos észrevette, hogy a békacomb megrándul, ha egy vasrudat hozzáérint, és megalapította az elektromosságtant, vagy amikor Maxwell leírta az elektromossághoz kötődő Maxwell-törvényeket, ki gondolta volna, hogy ebből egyszer tévé, rádió, internet lesz. Az alapkutatásnak, amivel mi is foglalkozunk, nincs látható, közvetlen gyakorlati haszna. Illetve olyan haszna mindenképpen van, hogy a kíváncsiság és a szellemi kihívás tesz minket emberré. Én most nem tudom megmondani, hogy ennek a felfedezésnek lesz-e hatása; talán csak évszázadok múlva derül ki. Sajnos ma világszerte tendencia, hogy minden területen azonnali gyakorlati alkalmazásokat várnak, de ezt nem szabad erőltetni.

Fotó: Bartha Karina

– Amikor ilyen ritka felfedezéseket tesznek, az személyesen önnek mit jelent? Mi motiválja kutatásai során?

– A mi kutatásunk egy kicsit olyan, mint a CSI: New York-i helyszínelők tévésorozat. Egészen apró részletekből rakják össze, hogy mi hogyan történt. Bizonyos szempontból ugyanezt csináljuk: az űrtávcső rövid ideig figyel meg egy adott térrészt, ahová időnként visszatér. Ez arra elég, hogy kiszűrjük, hogy valahol van valami furcsa, izgalmas történés. Aztán követni kezdjük. Ha a déli féltekén látszik csak az adott csillag, innen nem tudjuk követni, de vannak ott is emberek, akikkel kapcsolatban vagyunk. Tehát néhány rövid időtartamú mérésből próbáljuk kitalálni, mi történik, hogy történik; ez nagyon izgalmas. Az is izgalmas, hogy ennek a 3+1-es csillagrendszernek is lemodelleztük a jövőjét, tehát tudjuk, hogy néhány százmillió éven belül a három csillag össze fog ütközni és egymásba fog olvadni, persze nem fogjuk tudni megnézni, de jó érzés, hogy én ezt a rendszert le tudom modellezni. Gyakorlatilag a világban alig néhányan értjük, hogy mi történik, nemcsak kvalitatíve, hanem kvantitatíve, pontos mennyiségekkel, csillagtömegekkel. A tudomány egyik fő mozgatórugója a kíváncsiság. Látok egy jelenséget, és addig nem nyugszom, amíg azt meg nem tudom magyarázni.

– Milyen módszerrel kutatnak? Ami „szembejön” és érdekes, megvizsgálják, vagy kifejezetten keresnek jelenségeket?

– Egy űrtávcső sok százmillió csillagot fényképez, egy hónapban 1-2 millió csillagról produkál fénygörbét. Számos különleges jelenség van, mindennel nem tudunk foglalkozni, elsődlegesen extrafedéseket keresünk. Vannak nagyon lelkes amatőrcsillagászok, úgynevezett citizen astronomerek, általában amerikaiak, akik az internetes csillagászati adatokat figyelik. Ők gyakran nyugdíjasok, mert ehhez idő kell. Hihetetlenül rutinosak és gyorsan dolgoznak, jobbak, mint bármelyik algoritmus. Ha egy-egy fénygörbén valami érdekeset látnak, szólnak nekünk, profiknak.

Fotó: Bartha Karina

– Ön spirituális témákkal is foglalkozik. Hogyan egyezteti ezt össze a tudománnyal?

– Valóban sok keleti metafizikát tanulmányozok, jógázom, és volt egy mesterem Indiában. Alapvetően spirituális embernek tartom magam, de a csillagászatot is elég komolyan csinálom. Beismerem, én sem tudok teljesen összeegyeztetni az életemben bizonyos dolgokat. Ez inkább az én emberi hibám és gyengeségem, nem a spiritualitásé. Az anyagi világ csak egy kis szeglete a szellemi világnak, persze a természet ismerete is nagyon messze el tud vezetni. Valójában nincs igazi szembenállás tudomány és spiritualitás között; Newton idejében, amikor a természettudomány elkezdett kialakulni, még az isteni munkát tanulmányozták, ahogyan az a természetben megnyilvánul. Messze nem voltak istentagadók. A felvilágosodás óta, főképp nyugaton állítják szembe a természettudományt és a spiritualitást – itt elsősorban a kereszténységet. Száz éve büszkék voltak a tudósok, hogy ateisták, nincs szükségük Istenre a dolgok megmagyarázásához, azonban ha vizsgálni kezdjük, hogyan kezdődött a világegyetem vagy az emberi lét, hamar beleütközünk olyan pontokba, amelyeket a természettudósok gyakran egyszerűen csak átugornak. Ezt nem természettudósként mondom, de meggyőződésem, hogy semmi nem jöhetett létre spontán módon. Hogyan létezhettek volna a természettudományos törvények mielőtt még részecskék léteztek volna? Mintha kívülről be kellett volna nyúlni az elején a rendszerbe; utána persze már magától tudott működni a maga módján, változtatás nélkül.

Balog Helga
Fotó: Bartha Karina