Az ELTE-ről a Naprendszer határain túlra – Interjú Szabó M. Gyulával

Decemberben fellőtték az Európai Űrügynökség legújabb űrtávcsövét, a CHEOPS-ot. A legfelső tudományos testület tagja Szabó M. Gyula, a szombathelyi ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium csillagásza is.

Miért CHEOPS?

A CHEOPS a Characterising Exoplanets Satellite rövidítése. Újabban terjed az a szokás, hogy olyan betűszavakat hoznak létre csillagászati és egyéb tudományos projektekre, amelyek összeolvasva értelmes szavakat adnak. A lényeg, hogy mi van mögötte: exobolygókat (Naprendszeren kívüli bolygók – szerk.) figyel meg ez a Föld körül keringő műholdra tett távcső – satellite. Nem keresi az exobolygókat, hanem már ismerteket figyel meg – characterising. Egy rugalmas megfigyelési stratégiával egyszerre egy exobolygót tud megfigyelni, de azt nagyon pontosan. Mindig oda fordul, ahol éppen a legérdekesebb exobolygótranzit (-áthaladás) van, mikor véget ért, átfordul a másik égterületre. Mit jelent a jellemzés? Mekkora és milyen tömegű az adott bolygó? Ebből már lehet következtetni a belső szerkezetre. Milyen atmoszférája van, milyen világ lehet ezen a bolygón, stb.

Van terv, hogy milyen bolygókat fog vizsgálni a távcső?

Persze, a CHEOPS egy 110 millió eurós költségvetésű projekt. Most is tizedmásodpercre pontosan tudjuk, hogy ha semmi szokatlan dolog nem történik, akkor pontosan mit fog csinálni az űrtávcső. Megterveztük előre, de folyamatosan jönnek az új felfedezések, új ismeretek. Van egy közösség számára nyitott, tehát guest observer kutatói idő is, ahol a CHEOPS konzorciumhoz nem tartozók pályázhatnak távcsőidőt. Az ő exobolygóik is egy adott időpontban figyelhetőek meg tranzitban. Így a mi targetünk (amit arra a bizonyos időre terveztünk) más megfigyelési dátumot kap. De ezzel együtt van egy naprakész lista, amely adott esetben alkalmazkodik a realitásokhoz.

Szabó M. Gyula

Magyarországról Ön és Kiss László voltak/vannak a CHEOPS testületeiben.

A tudományos testületekben.

A kilövéssel, gondolom, nem ért véget az Önök munkája.

Nem! Mondanám, hogy akkor kezdődött, de valójában az űrtávcső elindítását egy 8 éves munka előzte meg.

Önök hogyan vettek részt a fejlesztésben?

A tudományos testület irányítja az űrtávcsövet. Hogy az űrtávcső mikor és hova néz, milyen megfigyelési stratégiát követ, hogyan fogjuk az adatokat feldolgozni, azt mind a tudományos testület mondja meg. A terv nem terem tervfákon, ezt a tervet létre kell hozni. Ez volt az előkészítő időszak fő feladata. A tudományos programok, amelyeket a küldetés során megvalósítunk, egy-egy vezetőhöz vannak rendelve. Körülbelül annyi projekt van, ahány tagja a science teamnek. Ezeket meg kellett tölteni tudományos tartalommal, illetve be kellett mutatni, hogy a tudományos tartalom elérhető ezzel a műszerrel. Tehát gondolhatnánk arra, hogy az exobolygókon lévő őserdőkben a favágókat akarjuk megfigyelni, de ez nyilván nem lehetséges. Be kellett mutatni, hogy azok a programok, amelyeket ténylegesen meg akarunk valósítani, elérhetőek az űrtávcsővel. Ezután következik a gyakorlati lépés: adjuk meg azt az objektumlistát, amely az adott kutatási célhoz legjobban illeszkedő, leghasznosabb méréseket állítja össze. Az összes egyedi kutatási cél összeállította a saját kívánságlistáját. Az utolsó lépés az, hogy rakjunk össze egy menüt, hogy mi lesz a CHEOPS tervezett menetrendje.

Ha jól tudom, Miskolcon gyártották a műhold egy részét. Mi is ez az alkatrész?

Az Admatis Kft. gyártotta a radiátort. Itt a radiátor nem azt az eszközt jelenti, ami a szobában van, a radiátornak az a feladata, hogy folyamatosan temperálja a távcső különböző elemeit. Vannak hűtött részek, és vannak fűtött részek. Az alkalmas viszonyok alakulásához képest hűti azt, amit hűteni kell és fűti azt, amit fűteni kell, hogy optimális és stabil környezet legyen végig. Minden függ a hőmérséklettől a csillagászatban, a fizikában, meg a méréstechnikában is. Tehát ha pontosan akarunk mérni, akkor minden körülményt változatlanul kell tartani. A földi műszerek legnagyobb hátránya a légkör fölöttünk: a légkör mozgása, a páratartalom-változás, az időjárás, a hőmérsékleti rétegek. A nagyon pontos méréseket tulajdonképpen nem teszi elérhetővé a Föld. Ezért kell az űrbe menni. De ha már a légkört megúsztuk, akkor tüntessük el az összes többi dolgot is, aminek a változása a mérésekben valamilyen szisztematikus ingadozásokat okozna. Ezek közül az egyik legfontosabb a hőmérséklet. A radiátor feladata, hogy a mérés alatt ne legyen hőmérsékletváltozás a műszerekben.

Szabó M. Gyula

December 18-án lőtték fel a műholdat. Január 8-án kapcsolták be a fedélzeti műszereket, és csak január 27-én nyitják ki a teleszkóp fedelét. Miért van szükség ilyen protokollra?

Hogy az űreszköz túléljen egy felbocsájtást és pályára álljon, be kell csomagolni. Ez nem a műszer kívánatos működési állapota. Egy csomó mindent ki kell kapcsolni, egy csomó mindent össze kell csomagolni a nagy utazáshoz. Ami nagyon fontos, hogy amikor ezeket a rendszereket visszakapcsoljuk, és visszaállítjuk az űreszköz mérésre alkalmas állapotát, akkor mindenről meggyőződjünk, hogy működik. Ez azért tart sokáig, mert minden lépésnél megnézzük, hogy terv szerint alakulnak-e a dolgok. Ez nem egy sürgős dolog, a műszert 8 éve készítjük elő. A tervezett működés is sok év lesz. Az, hogy minden a legjobb állapotba kerüljön, eltart néhány hétig. Valójában ez az egyik leggyorsabb folyamat, amely minden egyes űreszköznél hasonlóan történik egyébként.

Hosszú időre tervezik az űrtávcsövet. Pontosan mennyi ez az idő?

Sok év.

A tervezett üzemidő után is fog működni a műszer?

Nem tudjuk. A misszióknak van egy főprogramjuk, amit a tervezett üzemidőbe be kell illeszteni. A CHEOPS-nál ez olyan 4 éves időtartam. Ha a dolog sikeres, és egy csomó érdekes kérdés még megválaszolatlan, van tudományos érdeklődés, és fenntartható állapotban van a műszer, akkor a küldetéseket meg szokták hosszabbítani.

A CHEOPS milyen pályán kering?

A CHEOPS egy Föld körüli pályán van, a terminátor felett kering. Ez nem azt jelenti, hogy a Schwarzenegger kifekszik napozni, és körbejárja az űrtávcső. A terminátor a fény-árnyék határt jelenti a csillagászatban. Az űreszköztől balra éjszaka van, tőle jobbra pedig nappal. Ennek vannak praktikus okai, pl. mindig kapnak a napelemek világosságot a megfelelő oldalról. Valamikor pirkadat táján lehet látni Magyarországról is. A távcső a terminátor felett kering, a Föld pedig elfordul alatta.

A távcső magja egy 32 cm-es tükör. Ez egy ugyanolyan teleszkóp, amit mondjuk én is megvehetek a boltban?

Yes and no, ahogy szokták mondani. Tehát igen, optikailag ez egy teljesen identikus egy olyan 32 cm-es műszerrel, amit ha bemegyünk a távcsőboltba, megvehetünk. Ilyen értelemben igen, de más szempontból nagyon nem. Arra kell gondolni, hogy 700 km magasan kering ez a dolog. Ha én a saját távcsövemen akarok valamit állítani, akár műszert cserélni, akkor odamegyek és dolgozom rajta. Az űrben nem. A földi távcsövektől ez teljesen különböző műszer abból a szempontból, hogy úgy kellett elkészíteni, hogy indítása állapotában nyúlt hozzá ember utoljára. A fókuszálást, a látómező forgatását, mindenféle belső kalibrációt emberi beavatkozás nélkül kell elvégezni, és semmi sem mehet tönkre közben. Az űrtávcsöveket ez egy teljesen más műfajba emeli a földi távcsövekhez viszonyítva.

A távcső típusa Ritchey-Chrétien. Ugyanilyen van a Hubble űrtávcsőben is.

Nem igazán. A Hubble főtükre más alakú lett, mint ahogy eredetileg tervezték. Egy speciális alakú főtükre van, és van benne egy optikai korrektor, amely az eltéréseket visszaalakítja. A CHEOPS-ot azért se hasonlítsuk hozzá, mert a Hubble ötször nagyobb, és az optikai rendszere is… leginkább Hubble típusú. A CHEOPS-hoz hasonló űrtávcsövek tulajdonképpen keringenek még a Föld körül. Jóval kisebb volt a kanadaiak által működtetett MOST, ami egy 15 centis teleobjektívvel dolgozott. A CHEOPS-szal egyidőben működik az amerikaiak műszere, a TESS űrtávcső, amely négy különböző látómezőt fed le különböző kamerákkal, tehát optikailag teljesen különbözik. A CHEOPS fénygyűjtő képessége tízszer több, mint a TESS-é. Ugyanakkor az is egy bolygókutató távcső, de a TESS nagy égterületeket néz át, mert új bolygókat akar fölfedezni. Ha optikailag nem is hasonlítanak egymáshoz, de a filozófia meg a szakterület egybeesése miatt elsősorban ezeket lehet egymás mellé tenni.

Szabó M. Gyula

Mintha a csillagászat napjainkban az exobolygó-kutatásra helyezné a hangsúlyt. Valóban így van ez, vagy csak laikusként tűnik ez felkapott témának?

Ez egy ideje így történik. A legutóbbi fizikai Nobel-díjat az exobolygók radiálissebesség-mérésre alapuló fölfedezéséért adták. A radiálissebesség-módszer az, mikor a csillag keringését a bolygóval közös tömegközéppont körül sebességméréssel kimutatják, így igazolják a bolygót. Később tranzitban is fedeztek fel bolygókat: az égitest elmegy a csillag előtt, kitakarja a fényt, és látjuk a halványulást. Mondhatjuk, az exobolygókutatás a csillagászat egy húzóágazata. Az elmúlt másfél évtizedben ennek hátterében a műszerek fejlődése, egyre pontosabb fotometria és sebességmérés áll. Az exobolygók felderítése ezeket a fejlesztéseket és új ismereteket kívánta. A CHEOPS talán a negyedik űrtávcső lesz, amely dedikált exobolygó-megfigyelő űrtávcső. Elég megnéznünk a fölfedezett bolygók számát. Tulajdonképpen exponenciálisan növekszik. 2006 körül volt az első exobolygós dolgozat, amelynek témavezetője voltam. Ott még egy számjegyű bolygónak az analíziséről tudtunk beszélni, mivel 8 bolygónak a tranzitját ismertük egyáltalán. Most ott tartunk, hogy két módszerrel igazoltan 600 exobolygót ismerünk. Csak egy módszerrel igazoltan 5000-t. Bármelyik szám jóval több, mint a nyolc. Óriási lendülettel fejlődik ez a tárgy.

Mondta, hogy a fellövéssel még nem ért véget a munka, de vannak-e új projektek akár az Európai Űrügynökségben, akár itt Magyarországon?

A válasz az, hogy igen. Láttuk, hogy a CHEOPS előkészítése egy 7-8 éves folyamat volt, bármi másnak az előkészítése is legalább ennyi idő. A következő projekteknek már most látszania kell. 2026 környékére tervezzük a PLATO 2.0 nevű távcső felbocsájtását, ami egy kupac teleobjektív tulajdonképpen, és nagy égterületet örökít meg. Ez egy felfedező műszer lesz. Egy ilyen égterületen rajta van egy csomó érdekes dolog, közte egy csomó exobolygó is. A műszer csillagrengéseket, csillagfény-változásokat is megfigyel, de bolygók tranzitját is keresi, sőt ismert bolygókat is analizál. Ez az ESA-projekt már meglehetősen előrehaladt. A projekteknek körülbelül évente egy validáción kell átmennie, de lényegében az érzékeny dolgokon már a PLATO túl van, ez már készül. Egy másik projekt az ARIEL. Erről is tudjuk, hogy el fog indulni. Most készül a tudományos programok részletes leírása. Az ARIEL az exobolygók színképét vizsgálja majd, és azt mondja meg, hogy milyen anyagokból áll a bolygók légköre. A PLATO-ban csak az ELTE Gothard obszervatóriumból 2 csoportban veszünk részt. Én a bolygók körüli holdakkal foglalkozó csoportot vezetem, Mészáros Szabolcs munkatársunk pedig a csillagok jellemzésével foglalkozik. Az ARIEL fotometriai műszereire épülő kutatásokat pedig egy padovai és egy londoni kollégával közösen koordináljuk, illetve készítjük elő. Nyilván ezeken túl a távoli jövőben is vannak még további tervek, de az elfogadásuk még nem történt meg.

Képek: Mihajliv Renáta