2010. március

Kiss L. László fizikus, az MTA doktora. Hét éven át Ausztráliában, a Sydneyi Egyetemen dolgozott. 2009 végén a Lendület Fiatal Kutatói Program támogatásával alapított kutatócsoportot az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetben. Az NKTH-OTKA-EU 7KP Mobilitás-pályázatának egyik nyertese. A tutomány-népszerűsítésben is élen jár: harmadik lett az OTKA-Élet és Tudomány cikkpályázatán, és szerzője az OTKA támogatásával megjelent Feltárul a Világegyetem című összeállításnak, amelyben "Így dolgozik egy 21. századi csillagász" címmel jelent meg írása.

Hogyan dolgozik egy 21. századi csillagász?

Számítógép előtt üldögél... Ma egy kutató, nem csak a csillagász, idejének legnagyobb részét a számítógépnél tölti. Vagy programokat ír és futtat, vagy az eredményeit önti mások számára is érthető formába.

Mi jellemzi leginkább a csillagász munkáját? Az, hogy nemzetközi. Ma már egyetlen ország sem teheti meg, talán az Egyesült Államok kivételével, hogy csak a saját nemzeti eszközeivel dolgozik egy kutatóprogramban. A tudományos kérdések megválaszolásához különböző műszereket használunk, amelyeket a világ különböző pontjain találunk meg. Nyitottnak kell lennünk a külföldi kutatókkal folytatott kollaborációra, és föl kell készülnünk a határokon átívelő kutatási feladatokból eredő kihívásokra is.

Egy nagy probléma megoldásához kutatók tucatjainak vagy százainak kell együttműködnie. Erre jó példa a saját gyakorlatomból a Kepler űrtávcső, amelynek fő célja exobolygók keresése, ehhez kapcsolódva pedig csillagrezgések kutatása. Szerveződött egy nemzetközi tudományos konzorcium, közel négyszáz kutató vesz benne részt. Mi mindannyian értünk valamilyen csillagrezgéshez, de a Kepler észlelésének teljes értelmezéséhez egyikünknek sem áll a rendelkezésére a teljes apparátus. Ha azonban összeadjuk a tudásunkat, sokkal mélyebb kérdésekre kapunk választ, mint a saját kis szakterületünk kérdései.

Ezért van sok-sok szerzője egy cikknek?

Igen. Nemrégiben olvastam egy érdekes bibliográfiai elemzést egy neves csillagásztól, Helmut Abttól. A csillagászati szakcikkek szerzőszámának növekedése az égboltfelméréseknek is az egyik következménye. A nagy konzorciumok kialakulása pedig maga után vonja, hogy egyre nehezebb két-három emberhez kötni egy tanulmányt, amely sok ember együttes munkája nyomán születik meg. Január elején jelentek meg a Kepler első csillagrengési eredményei, és a cikkek átlagos szerzőszáma harminc-negyven közötti.

Előfordul, hogy a harminc-negyven szerző közül nem mindenki érti az összes részletét annak a cikknek, amelyet publikál?

Én is szerepeltem már olyan szakcikkben, amelyben a munkám abból állt, hogy elmentem egy nagy távcsőhöz, ott mértem valamit, az adatokat továbbítottam az adatelemzőkhöz, akik az elemzett adatokat továbbították a modellezőkhöz, akik aztán értelmezték az eredményeket. Természetesen világos számomra, hogy miről szól ez a tanulmány, én azonban nem tudnám reprodukálni azt az új tudást, ami benne van. De ezért szép az együttműködés: mindenki azt csinálja, amihez a legjobban ért.

Hogyan észlel most egy csillagász?

Több mint tíz évig dolgoztam bemutató csillagvizsgálóban Szegeden, ezalatt körülbelül húszezer embernek mutattam meg az eget, és gyakran kérdezték, hogy mi is így kukucskálunk-e a távcsőbe. Hát nem. Ma már a fényt digitálisan detektáljuk - nem fotolemezzel, hanem számítógép által vezérelt eszközzel. Mi egy nagy monitor, de némely obszervatóriumban akár tizenhat monitor előtt ülünk, ahol mindegyik képernyő mást mutat. A beérkező adatok tükrében módosítjuk a beállítást - például azt, hogy fél óráig gyűjtjük-e a fényt, vagy csak öt percig. Ez önmagában is nagy szakismeretet igénylő feladat. Néhány éjszakányi távcsőidő után az ember a digitális adatrögzítő egységekkel (általában ezek ma már külső merevlemezek), több gigabájt vagy több terabájt adattal távozik az obszervatóriumból, és aztán az adatok földolgozásával tölt el hónapokat.

Azon a projektemen, amelyből az OTKA-Élet és Tudomány pályázatra cikket írtam, három évig dolgoztam. Sok tízezer csillagról végeztem méréseket; ezek négy alkalommal összesen kb. 35 éjszakát vettek igénybe, de három évig tartott az adatok elemzése - sokkal több időt töltünk a számítógép, mint a távcső mellett. Rengeteg adatból bányásszuk elő azt a néhány számot, amelyre kíváncsiak vagyunk. Gyakran használjuk a csillagászati adatredukálás kifejezést: "kijön" a távcsőből, mondjuk, 30 gigabájtnyi szám, és a végén 2 szám az eredmény. Ez tartalmazza "a fizikát": például hány milliárd éves egy csillag, milyen vastag egy csillag konvektív zónája a Naphoz képest. Ebből pedig következtethetünk a múltbeli fejlődésére.

Egy 21. századi csillagásznak tehát sok mindenhez kell értenie a saját tudományterületén kívül is. Készen kell állnunk például a számítástechnika és a fejlett statisztikai módszerek alkalmazására, mert az igazán érdekes eredményeket nagyon nehéz kihámozni az adatrengetegből. Ennek az az oka, hogy sok zaj terheli a mérésünket, és ezt a zajt meg kell értenünk. A számunkra érdekes jel sokszor szinte teljesen elvész a zajban.

Az adatredukálás is veszélyeket rejthet magában.

Ha az ember nem érti pontosan, hogy mit csinál, akkor befuthat egy olyan zsákutcába, amelyből esetleg csak két-három év alatt kerül ki. Erre is tudnék példát mondani saját praxisomból: valamit rosszul csináltam, és több hónap, talán egy év is eltelt, mire rájöttem, hogy valamit elrontottam.

Megbíznak egymás eredményeiben?

Az a szép a megfigyelő csillagászatban, hogy ellenőrizni tudjuk egymást: ugyanazokból az adatokból más is megpróbálhatja kihozni ugyanazt, amit én, és másik műszerrel is ellenőrizheti az állításomat.

Elképzelhető, hogy a szobájában jut észlelési eredményekhez?

Éppen azon dolgozom, hogy ez még hazai körülmények között is valósággá váljon! A távészlelés és a robottechnika korában élünk. Még tíz évvel ezelőtt is hatalmas kutatócsoportok szerveződtek csak azért, hogy például a világ tizenöt obszervatóriumába elutazzon 25 ember, eltöltsön ott egy-egy hetet és egyszerre észleljen - akkor ezt nagy nemzetközi kampánynak hívták. A kampánynak egy-másfél évvel később kijött az eredménye, néhány szám egy csillagról, egy halmazról vagy egy üstökösről. Ez borzasztó költséges megoldás. A számítástechnika, az internetes kommunikáció, a távirányítás az utóbbi években már annyira fejlett, hogy egy ausztráliai távcsövet Európából nappal vezérelhetek, és innen végezhetek méréseket az ausztrál éjszakában. Ehhez nem kell senkinek éjjel fennmaradnia, nem kell senkinek odautaznia. Ott van egy távcső, ami kinyílik, az ember beállítgat ezt-azt, aztán a távcső reggel magától becsukódik. Erre még öt-hat évvel ezelőtt is csak vágyakoztunk.

Nekem az az egyik feladatom a következő években, hogy a piszkéstetői obszervatóriumot legalább részben automatizáljam: Csillebércről vagy a világ másik feléről is végezhetünk majd méréseket.

Hogyan állítják sorrendbe a kéréseket?

A távcsőidőt általában bizottságok osztják el. Évekre visszavethet valakit a munkájában, ha elutasítják a távcsőidő-kérelmét, ezért a bizottságok komolyan megfontolják a döntésüket. Ott, ahol a legfejlettebb a távészlelés, a csillagászok általában negyedévente, félévente küldik be a pályázatokat, és a bizottság értékelése után valaki a lehető legjobb időfelhasználással beosztja a méréseket. A Hubble űrtávcső gyorsította fel az automatikus beosztásrendszerek kidolgozását. Ez külön tudomány.

Többször érintettük már az országokon átívelő együttműködéseket. Ön hogyan jelent meg a "nemzetközi porondon"?

Már egyetemista koromban részt vettem kisebb konferenciákon.

Hol járt egyetemre?

Magyarországon, a József Attila Tudományegyetemen tanultam, mert választanom kellett, hogy háborúzni megyek a Balkánra, vagy jövök fizikát tanulni Magyarországra. Vajdasági származású vagyok, Horgoson születtem, de Szabadkán nőttem fel. 1991-ben kerültem a Szegedi Tudományegyetemre, amit akkor még József Attila Tudományegyetemnek hívtak, és a tudományos diákköri mozgalomba már elsőéves koromban bekapcsolódtam. Még betonoztuk is a szegedi csillagvizsgálót a csoporttársammal, aki szintén érdeklődött a csillagászat iránt. A témavezetőm, Szatmáry Károly már egyetemista koromban elküldött magyarországi szervezésű, de nemzetközi, angol nyelvű konferenciákra, amiért nagyon hálás vagyok. Amikor 1996-ban elkezdtem a doktori tanulmányaimat, szintén a JATE-n, elmentem egy hónap vendégkutatásra a Torontói Egyetemre, Kanadába. Egy szegedi kolléga, Vinkó József többször járt Kanadában, és az ő kapcsolataira építkezve megszerveztük, hogy engem is vendégül lássanak, de az útiköltséget meg az ott-tartózkodással járó kiadásokat nekem kellett állnom. Ez volt abban az időben a legjobb befektetés, mert olyan emberekkel találkoztam, akiknek révén nagy nemzetközi konferenciákra is eljutottam. Mindig igyekeztem előadásra jelentkezni, hogy lássanak, halljanak. Nem ment könnyen? De megtanultam, hogy oda kell menni, a kávészünetben barátkozni, beszélgetni kell, és szerepelni, mert így jutunk el kapcsolatokhoz - a tudomány ugyanúgy működik, mint az élet bármelyik más területe. Másrészt publikálni kell. Az elmúlt tizenöt évben folyamatosan ingadoztam: páros számú években inkább azt mondtam, hogy legyen nyolc-tíz cikkem, páratlan számú években azt, legyen öt-hat cikkem és két konferenciám. Mikor melyiket éreztem nagyobb hatásúnak. Ha az ember publikál, akkor jönnek a fölkérések a konferencián tartandó előadásokra, a folyóiratok fölfigyelnek az emberre, küldenek neki cikkeket elbírálásra, és már befolyásolhatja is kicsit a szakterületét.

Hogyan jutott el Ausztráliába?

2002-ben, harmincévesen, úgy éreztem, világot kell látnom. Ennek sokféle oka volt, és ne tagadjuk, egyetemi közalkalmazottként Magyarországon az élet nem könnyű. Pár év alatt az ember magába szív annyit, amennyit egy kutatóhelyen meg tud tanulni. És ha van benne kíváncsiság, akkor továbbindul. Megjelent egy álláshirdetés Sydney-ben, amelyik pontosan rám volt szabva. A kollégák gyakran 15-20 helyre elküldik a pályázatukat. Én egész életemben egyetlen állást pályáztam meg, ezt a sydney-it. Hat év után úgy éreztem, összegyűjtöttem annyi tudást, amennyit lehetett. Amikor harmadszor hallottam ugyanazokat az előadásokat az ottani kollégáktól, akkor gondoltam, hogy sok újra nem számíthatok, legalábbis arról nem, amit nagyon jól tudnak. És mégiscsak magyar csillagásznak éreztem magam. Magyarországgal a kapcsolatot soha nem szakítottam meg. A hét év alatt 12-13 tanulmányutat szerveztem meg szegedi diákok számára: minden évben jött hozzám egy-két doktorandusz néhány hónapra. Elmentünk a legnagyobb ausztrál távcsövekhez, pályáztunk távcsőidőt; olyan módszereket tanultak, amilyeneket Magyarországon nem művelünk, mert nincs rá műszerünk; új kutatási területeket ismertek meg.

2008 közepén gondoltam arra, hogy próbáljunk meg hazajönni. 2009 januárjában megjelent az MTA Lendület Fiatal Kutatói Programjának, ennek a nemzetközileg versenyképes ösztöndíjrendszernek a kiírása. Pályáztam, nyertem, jöttem.

Milyen rendszerek állnak kutatásai középpontjában?

Eddig a csillagszerkezet és csillagfejlődés megismerésén dolgoztam a legtöbbet, különös tekintettel a csillagok rengéseire, rezgéseire, illetve a kettős csillagok kölcsönhatásaira. Amikor már két csillag kering egymás körül, minden bonyolultabbá, sőt izgalmasabbá válik. A exobolygó-kutatás számomra új világ, de logikusan épül az eddigiekre. Az exobolygók más csillagok körül keringő bolygók. Vizsgálatuk korunk csillagászatának leggyorsabban fejlődő területe. Hiszen az a nagy kérdés, hogy van-e élet rajtunk kívül az univerzumban. Ha van, akkor egy másik csillag körül keringő bolygón jelenik meg, legalábbis azt gondoljuk. Lehetnek-e és hol lehetnek földi típusú bioszférák? Van-e például olyan bolygó, amelynek a felszínét hatalmas dzsungel takarja? Ez a fajta gondolkodás kb. tizenöt évvel ezelőtt még a science fiction birodalmába tartozott. De a csillagászati műszerek érzékenységének javulása, a méréstechnika robbanásszerű fejlődése oda vezetett, hogy a kérdés bekerült a komolyan veendő tudományos kérdések közé.

Az elemi csillagászati megfontolások azt mondanák, hogy a Napban, a Tejútrendszerben nincs semmi különleges. Tizenöt évnyi intenzív kutatás után látjuk, hogy bárhol "kaparjuk is meg a felszínt", azonnal bolygók kerülnek elő. A bolygókeletkezés a csillagok körül valószínűleg természetes kísérőjelenség. Feltehetően mindenütt vannak bolygórendszerek, miként a Naprendszerben. A józan paraszti ész azt mondaná, hogy bizonyára Föld típusú bolygók is vannak szép számmal, és ha már azok is vannak, akkor miért ne lehetne hasonló bioszféra, akár száz számra is, a Tejútrendszerben. Ugyanakkor szintén a jelenkor nagyon aktív csillagászati fölfedezései vezettek el arra a felismerésre, hogy az univerzum meglehetősen barátságtalan hely. Számos csillagászati jelenség képes megsemmisíteni egy bioszférát. Elképzelhető, hogy ha vannak is Föld típusú bolygók, az élet mégsem gyakori, mert a külső környezeti hatások, a csillagrobbanások, a nagy energiájú asztrofizikai folyamatok képesek eltörölni az életet. Ezek a nagy kérdések inspirálják a jelenkor csillagászatát.

Az én kutatásaim azért kanyarodhatnak az eddigi csillagszerkezeti és csillagfejlődési alkalmazásokból az exobolygók felé, mert egy más csillag körül keringő bolygóról mindent abból tudunk meg, hogy milyen hatást gyakorol a csillagára. Például amikor azt mondjuk, hogy egy csillag körül kering egy bolygó, akkor nem azt tudjuk, hogy az a bolygó százezer kilométer átmérőjű, hanem azt, hogy a tömege hány százalékát teszi ki a csillagáénak. Nem abszolút számokat tudunk, csak a csillaghoz viszonyított relatív számokat. Ezekből úgy lesz kilométerben kifejezett méret, ha megmondjuk, hogy mekkora a központi csillaga. Ezért ha a csillagokról többet tudunk, akkor a hozzájuk viszonyított bolygókról is több információnk lesz.

Erre fókuszál a csillagrezgéseket vizsgáló Kepler asztroszeizmológiai konzorcium is. Leegyszerűsítve a fő kérdést: hogyan mondjuk meg egy csillagról ránézésre, hogy mekkora? Amikor nagyon érzékenyen "ránézünk" egy csillagra, mondjuk, két hónapon keresztül, akkor letapogathatjuk, hogyan fluktuál, hogyan változik a fényessége, és ebből azonnal meg tudjuk mondani, hogy a csillag akkora-e, mint a mi Napunk, vagy, mondjuk, tízszer nagyobb.

Mert a csillagok rezgéseket végeznek, csak kellő érzékenység kell ennek a kimutatásához. Az pedig a csillag méretétől és tömegétől függ, hogy milyen hangon rezeg. Ez olyasmi, mint amikor ott van egymás mellett egy üvegdarab, egy harang és egy fémdarab. Amikor megütögetjük őket, a hangból megállapítjuk, hogy miből vannak. A csillagok esetében nem hallunk hangot, viszont a fényességváltozásokat látjuk, és ebből nagyon nagy pontossággal rögtön megmondjuk, hogy mekkora a csillag.

Miért relatív értéket tudnak csak adni egy bolygóra?

Azért, mert közvetlen bolygókimutatásra egészen a legutóbbi időkig nem volt módunk. Azt, hogy egy csillag előtt átvonul egy bolygó, nem látjuk. Mindössze annyit érzékelünk, hogy a csillagfényesség picit kisebb egy ideig: a bolygó, egy sötét pötty, áthalad a korong előtt, és emiatt a korong fényessége csökken.

Vagy azt tapasztaljuk nagyon érzékeny színképelemzéssel, hogy a csillag látszólag előre-hátra mozog. Ismerjük a Doppler-effektust: a közeledő mentőautó magasabb hangon szól, a távolodó mélyebben. Ha a csillagnak van egy kísérő égitestje, akkor a közös tömegközéppont körül kering a csillag, aminek az a következménye, hogy látóirányunkban előre-hátra mozog, ez pedig különböző Doppler-eltolódást okoz. Tehát a csillag sebessége változik, és a változásból tudjuk, hogy mekkora a kísérő égitest - de csak a csillag tömegéhez képest. Ezért fontos lépés a csillagok megértése az exobolygók megértésében.

Nagyon izgalmas terület az exoholdak kutatása; ezen a Szegedről Budapestre importált kollégáimmal, Szabó Gyulával, Simon Attilával is dolgozunk. Senki nem látott még exoholdat - exobolygó körül keringő holdat. Hogyan detektáljuk, hogyan érzékeljük, hogy nemcsak a bolygó kering egy csillag körül, hanem annak holdja is van? Miért érdekes ez? Mi most azért beszélgethetünk itt, mert van egy Holdunk. Ha a Földnek nem lenne Holdja, akkor a Földön egy tengely körüli fordulat, egy nap, nem 24 óráig tartana, hanem kb. 8 óráig. Ez azt jelenti, hogy a felszínen állandóan 500-600 km/órás szelek fújnának: a Föld barátságtalan hely lenne. Ha nem lenne Holdunk, akkor nem lenne viszonylag nagy árapály-mozgás, és elképzelhető, hogy ki sem jöttek volna az élőlények az óceánból. Az egyik elképzelés szerint ugyanis a szárazföldi élőlények az óceánokból állataiból fejlődtek ki a Földön. A Hold nélkül talán másképp történt volna. Ezért azt gondoljuk, hogy a potenciális élethelyek keresése az univerzumban magában foglalja az exoholdak kutatását is. De most még csak ott tartunk, hogy a detektálás elméletét, a holdak paramétereinek megállapítását dolgozzuk ki. Ilyen paraméter például a sűrűség, amely elárulja, hogy milyen az égitest belső szerkezete, milyen az összetétele. Ez is egy olyan izgalmas kutatási terület, amelyik most bontakozik ki.

Az exoholdakat még föl kell fedeznünk, de exobolygóból már közel 500-at ismerünk. 1995-ben jelentették be, hogy egy Nap típusú csillag körül Jupiter-szerű bolygót találtak. Egy új bolygó felfedezése egyre kevésbé nagy hír, és 4-500 exobolygóról szinte semmit nem tudunk azon kívül, hogy létezik. Az ismerettárat azonban még nem aknáztuk ki: az igazi gyöngyszemek ezután bukkannak majd elő, ebben biztos vagyok. Nem értjük, hogyan keletkeznek az exobolygók, hogyan hat rájuk a csillagfejlődés, mi a sorsuk. Egy csomó kérdésre kell válaszolnunk, hogy megtudjuk például, van-e élet valamelyik csillag körüli bolygón.