Láthatatlan galaxisok feltárása rádióteleszkópokkal

Világegyetemünk különös, gyönyörű, és hatalmas - mondja Natasha Hurley-Walker, csillagász. Nincs (még) űrhajó, ami elvihetne minket a világűr mélységeibe, a rádióteleszkópok azonban képesek erre. Hurley-Walker lélegzetelállító, képekben gazdag előadásában bemutatja, hogyan szondázza az univerzum titkait azzal a különleges technikával, ami felfedi a számunkra láthatatlan fénytartományokat is.

"Az űr, a legvégső határ."

Még csak hat éves voltam,
amikor ezt először hallottam,

és teljesen lenyűgözött.

Különös, új világokat akartam felfedezni,

új élet jelei után kutatni.

Mindent látni akartam,
amit csak felkínál a világegyetem.

Azok az álmok, azok a szavak
elindítottak egy úton,

a felfedezés útján,

az iskolában, aztán az egyetemen,

ledoktoráltam, aztán végre
igazi csillagász lettem.

Ma már két elképesztő dolgot tudok:

az egyikkel akkor szembesültem,

amikor a doktorimat írtam.

Sajnos bele kellett törődnöm,

hogy egyhamar nem vezethetek űrhajót.

Ugyanakkor azt is megtanultam,
hogy az űr furcsa, gyönyörű és óriási,

annyira hatalmas, hogy űrhajóval
nem is tudnánk felfedezni.

Ezért a csillagászat és a teleszkópok
felé fordítottam a figyelmem.

Most hadd mutassak önöknek
egy képet az éjszakai égboltról.

A világ bármely szegletében láthatjuk.

Ezek a csillagok mind a mi galaxisunk,
a Tejútrendszer részei.

Ha igazán sötét helyről
néznénk fel az égre,

például valahol a sivatagban,

megláthatnánk galaxisunk közepét,

száz meg száz milliárdnyi csillag
tárulna a szemünk elé.

Igazán elbűvölő látvány.

Sziporkázóan színes.

És mint mondtam, ez az univerzumunknak
csak egy kicsiny szeglete.

Az is látható, hogy furcsa,
sötét por húzódik végig rajta.

Ez a helyi por

homályosítja el a csillagok fényét.

De ez is igazán szép munka.

Szabad szemmel láthatjuk
univerzumunk kicsiny szegletét.

És ezen még javíthatunk is

csodálatos teleszkópokkal,
mint pl. a Hubble űrteleszkóp.

Ezt a képet csillagászok állították össze.

Hubble Deep Field (Mély Mező) a neve,

és csak ezt a kis részt is sok száz órás
megfigyelés útján tárták fel.

Akkora, mint kisujjunk a karunkhoz képest.

Ezen a képen pedig

galaxisok ezreit láthatjuk.

És biztosan tudjuk, hogy sok-sok
milliónyi, milliárdnyi galaxis létezik

az egész univerzumban,

a miénkhez hasonlók,
és a miénktől teljesen eltérők is.

Így arra gondolhatnak:
jó, akkor továbbléphetek.

Nem nagy ügy,
fogok egy jó erős teleszkópot,

felnézek az égre, ennyi az egész.

Valójában nagy hiba lenne,
ha csak ennyit tennénk.

Ugyanis idáig csak a látható
spektrumról beszéltem,

arról a tartományról,
melyet képes észlelni a szemünk,

ez pedig egy vékonyka szelet,

az univerzum nagyon-nagyon
vékonyka szelete.

Két fontos problémát is felvet,
ha látható fénnyel dolgozunk.

Egyrészt az összes többi
olyan folyamat kimarad,

ami másfajta fényt bocsát ki,

másrészt van még két bökkenő.

Az első az, hogy a por,
amiről az előbb beszéltem,

megakadályozza, hogy
a fény eljusson hozzánk.

Vagyis minél messzebbre nézünk,
annál kevesebb fényt látunk.

A por ugyanis elnyeli.

A látható fénynél azonban
akad egy másik furcsa gond is,

ha fel akarjuk tárni az univerzumot.

Hadd tegyek egy kis kitérőt.

Mondjuk, egy zsúfolt,
forgalmas utcasarkon állunk.

Autók zúgnak el mellettünk.

Mentőautó közeledik.

Fülsiketítően szirénázik.

(Mutatja, ahogy a sziréna elhalad)

Ahogy elsuhan mellettünk,

úgy változik a szirénahang.

Nem a sofőr szórakozik vele,
hogy minket idegesítsen.

Ez az észlelésünkből adódik.

Minél közelebb ér hozzánk az autó,
annál jobban összenyomódnak

a hanghullámok,

és magasabb frekvencián szólnak.

Miután az autó elhalad,
a hanghullámok megnyúlnak,

és alacsonyabb frekvencián szólnak.

Ugyanez történik a fény esetében is.

Ahogy az objektumok közelednek felénk,

fényhullámaik összenyomódnak,
és kékebbnek látjuk őket.

A távolodó objektumok

fényhullámai megnyúlnak,
így vörösebbnek látszanak.

Ezt a jelenséget
kék- illetve vöröseltolódásnak hívjuk.

Az univerzumunk tágul,

így minden folyamatosan
távolodik egymástól,

ez pedig azt jelenti,
hogy minden vörösnek látszik.

És furcsa módon, minél mélyebbre
nézünk a világegyetemben,

annál gyorsabban távolodnak
a messzebb lévő objektumok,

így egyre vörösebbnek látszanak.

Tehát, visszatérve a Hubble Deep Fieldre:

ha tovább szemléljük figyelmesen
az univerzum mélyét

csupán a Hubble segítségével,

egy bizonyos távolság után

mindent vörösnek látunk.

És ez bizony gondot jelent.

Végül egészen

az infravörös tartományig eljutunk,

és egyáltalán semmit nem látunk.

De kell lennie valamilyen kiútnak,

különben csak korlátozottan utazhatok.

Az egész univerzumot fel akarom tárni,

nem csak a látható részét,
mielőtt a vöröseltolódás bezavar.

Létezik egy technika.

A rádiócsillagászat.

Csillagászok évtizedek óta alkalmazzák.

Fantasztikus technika.

Íme a Parkes Rádióteleszkóp,
úgy becézik: "A Tányér".

Talán látták is a filmet,

és a rádió tényleg fantasztikus.

Sokkal mélyebb megfigyelést tesz lehetővé.

A por sem jelent akadályt,

így mindent láthatunk az univerzumban,

a vöröseltolódás is kisebb gond,

mert szélessávú antennákkal
tudjuk fogni a jeleket.

Nos, mit is látunk a Parkerral,
ha a Tejút közepére irányítjuk?

Valami egészen bámulatosat, ugye?

Tény, hogy egészen különös látvány:

minden por eltűnt.

Mint mondtam, a rádióhullámok
áthatolnak a poron, ez nem okoz gondot.

A látvány azonban nagyon más.

A Tejút középpontja fényesen sugárzik,

és ez nem csillagfény.

Ezt a fényt úgy hívjuk:
szinkrotronsugárzás,

a kozmikus mágneses mezők körül
keringő elektronok hozzák létre.

Ez okozza a sugárzó fényt.

Furcsa, kiálló rojtokat is látunk benne,

és olyan objektumokat,

amiket szabad szemmel
sosem vennénk észre.

Ezt a képet viszont
tényleg nehéz értelmezni,

mert amint látjuk,
nagyon alacsony felbontású.

A rádióhullámok hosszúak,

emiatt lesz rosszabb a felbontás.

Ez a kép is fekete-fehér,

így nem tudhatjuk,
valójában milyenek ott a színek.

Ugorjunk vissza a jelenbe.

Vannak olyan teleszkópjaink,

melyek erre megoldást nyújtanak.

Itt egy kép a Murchison
Rádió Obszervatóriumról,

a legjobb hely
rádióteleszkópok telepítésére.

Sík és száraz terep,

és ami a legfontosabb:
rádiómentes övezet,

nincs mobilhálózat, se wifi, semmi,

csak a mélységesen mély rádiócsend,

tökéletes helyszín
rádióteleszkóp telepítésére.

Itt a teleszkóp,
amin néhány évig dolgoztam:

a Murchison Széleslátóterű Hálózat,

mindjárt be is mutatom önöknek,
hogyan épült fel.

Egyetemisták és posztgraduális hallgatók
csapata van itt

a perthi egyetemen.

Diákseregnek hívjuk őket,

önkéntesként, szabadidejükben
építették a rádióteleszkópot.

Nem jár érte semmilyen kreditpont.

Ők szerelik össze
ezeket a dipólus antennákat,

amik alacsony frekvencián vesznek jeleket,
kicsit úgy, mint a rádióink, tévéink.

Itt pedig telepítjük őket a sivatagban.

A végleges teleszkóp
10 négyzetkilométert foglal el

a Nyugat-Ausztrál sivatagban.

Külön érdekessége, hogy nincs
egyetlen mozgó alkatrésze sem.

Lényegében csirkehálóra telepítettük

ezeket a kis antennákat.

Igazán olcsó megoldás.

Kábelek fogják a jeleket

az antennákból,

és továbbítják a központi
feldolgozó egységekbe.

És a teleszkóp mérete,

azért építettük be vele
az egész sivatagot,

mert jobb felbontást nyújt,
mint a Parkes.

Végül az összes kábel
egy egységhez továbbítja a jeleket,

onnan pedig ide, Perthbe,
egy szuperszámítógépbe jutnak.

És itt jövök én a képbe.

(Sóhajt)

A rádióadatok.

Az elmúlt öt évben

nagyon bonyolult, nagyon érdekes
adatokat dolgoztam fel,

amiket addig még soha senki nem vizsgált.

Sokáig tartott, míg kalibráltam ezeket,

több millió CPU-órányi programfuttatás
szuperszámítógépeken.

Igyekeztem értelmezni az adatokat.

Ezzel a teleszkóppal,

ezzel az adathalmazzal

megalkottuk az egész déli égbolt
átfogó képét:

a GaLaktikus és Extragalaktikus
Egész-égboltos MWA Térképet,

röviden a GLEAM-et.

Roppant izgatott vagyok.

Hamarosan publikáljuk,
de még nem jelent meg sehol,

tehát szó szerint önök látják először

az egész égbolt déli részének térképét.

Örömmel osztok meg önökkel
néhány képet ezek közül.

Most képzeljék magukat a Murchisonba,

letáboroznak a csillagos ég alatt,

és a déli égbolt felé néznek.

Meglátják a déli sarkcsillagot,

a galaxis épp felkelőben.

Ha bekapcsolom a rádiófényt,

ugyanezt látjuk a térképünkön.

A galaxis síkját már nem takarja porfelhő.

Szinkrotronsugárzással ragyogó

kicsiny pontok ezreit látjuk az égen.

Legközelebbi galaktikus szomszédunk,
a Magellán-felhő

már nem kék-fehér, mint eddig,
hanem narancsszínű.

Ebből sok minden következik.
Nézzük meg kicsit közelebbről.

Ha újra megnézzük
a galaktikus középpontot,

ahogy eredetileg a Parkes képen láttuk,
amit korábban mutattam,

alacsony felbontásban, fekete-fehérben,

és rávetítjük a GLEAM képét,

láthatják, hogy százszorosára
nőtt a felbontás mértéke.

Színesben láthatjuk az eget,

technicolor minőségben.

És ez nem színtorzulás.

Ezek valódi rádiószínek.

Csak vörösre festettem
a legalacsonyabb frekvenciát,

kékre a legmagasabbat,

a közepeseket pedig zöldre.

És ettől lett ilyen szivárványhatású.

Úgyhogy ezek bizony valódi színek.

A kép színei az univerzumban zajló
fizikai folyamatokról

mesélnek nekünk.

Így pl. ha végignézünk a galaxis síkján,

látjuk, hogy narancsvöröses

a szinktrotronsugárzás miatt,

de ha jobban megfigyeljük,
kis kék pontokat is észreveszünk.

Ha most kinagyítom,

ezek a pontok ionizált plazmák,

nagy fényességű csillagok körül,

és azért látszanak kéknek,
mert nem eresztik át

a vörös fényt.

Ezek pedig galaxisunk
csillagformáló régióiról

mesélnek nekünk.

Mindjárt meglátjuk őket.

Nézzük a galaxist, a színek
mesélnek arról, hogy ott vannak.

Kis szappanbuborékokat láthatunk,

kicsi, kerek képeket
a galaktikus sík körül,

ezek szupernóva-maradványok.

Amikor egy csillag felrobban,

ledobja a külső rétegét,

ami szétszóródik az űrben,
anyagot gyűjt maga köré,

és így egy kis, új héj keletkezik.

A csillagászokat régóta
foglalkoztatja a kérdés:

hová tűnnek ezek a maradványok.

Tudjuk, hogy a síkban megszámlálhatatlan
magasabb energiájú elektron lehet,

ezek okozzák a szinkrotronsugárzást,
amit látunk,

szerintünk ezeket a szupernóva
maradványai hozzák létre.

Ám ez kevésnek tűnik.

Szerencsére a GLEAM nagyon jól
ki tudja mutatni ezeket a maradványokat,

ezért abban bízunk,
hogy hamarosan erről is írhatunk.

Eddig minden remek.

Feltártuk kis helyi univerzumunkat,

de mélyebbre akartam jutni,
tovább akartam lépni.

Meg akartam nézni, mi van a Tejúton túl.

Nos, egy igen érdekes objektumot
láthatunk a kép jobb felső sarkában,

ez pedig egy közeli rádiógalaxis,

a Centaurus A.

Ha ráközelítünk, úgy látszik,

mintha két nagy hajcsomó
terjeszkedne ki az űrbe.

Közvetlenül a középpontban
a két felhő között,

olyan galaxist láthatunk, mint a miénk.

Spirálvonalú. Van rajta egy porsáv.

Normális galaxis.

De ezek a sugarak
csak rádiójelekkel észlelhetők.

A látható tartományban
azt sem észlelnénk, hogy ott vannak.

Ezerszer nagyobbak,
mint a gazdagalaxis.

Mi folyik itt?
Hogyan keletkeznek ezek a sugarak?

Amennyire tudjuk,
minden galaxis középpontjában

van egy szupersűrű fekete lyuk.

Márpedig minden fekete lyuk láthatatlan.
Innen kapták a nevüket.

Csak a körülöttük lévő
fényelhajlást látjuk,

és időnként, ha egy csillag
vagy egy gázfelhő rátér a pályájukra,

azt továbblöki a gravitációs erejük,

és létrejön egy ún. akkréciós korong.

Az akkréciós korong fényesen
ragyog a röntgensugaraktól,

és hatalmas mágneses mezők
lőhetik ki az anyagot az űrbe

szinte fénysebességgel.

Ezeket a jeleket rádióval észlelhetjük,

és ez az, amit láthatunk a térképen.

Ó, milyen nagyszerű, jaj de jó,
láttunk egy rádiógalaxist.

De ha ennek a képnek a felső részét nézik,

egy másikat is láthatnak.

Valamivel kisebb, épp azért,
mert távolabb van.

Na jó. Két rádiógalaxis.

Látjuk mindkettőt. Nagyszerű.

De akkor mi az a többi pont?

Talán csillagok?

Hát nem, nem azok.

Azok is mind rádiógalaxisok.

Ezen a képen minden egyes pont

egy-egy távoli galaxis,

millió és milliárd fényévekre tőlünk,

és mindnek szupersűrű
fekete lyuk van a középpontjában,

ami csaknem fénysebességgel
löki az anyagot az űrbe.

Egészen elképesztő.

Ez a térkép jóval nagyobb,
mint amennyit most bemutattam belőle.

Ha lekicsinyítem, hogy egészben
legyen előttünk a kép,

láthatják, hogy 300 ezer rádiógalaxist
tártam fel a felmérés során.

Úgyhogy ez tényleg hatalmas kaland.

Felfedeztük ezeket a galaxisokat

egészen a legelső szupersűrű
fekete lyukakig.

Nagyon büszke vagyok rá,
jövő héten meg is jelenik a cikk.

De ez még nem minden.

Ezzel a felméréssel eljutottam
a galaxis legtávolabbi határaihoz,

de van még valami ezen a képen,
ami ennél is több.

Most visszaviszem önöket
az idők kezdetére.

Az univerzum az ősrobbanás
hatására alakult ki,

mely teleszórta hidrogénnel az egészet,

semleges hidrogénnel.

Majd amikor a legelső csillagok
galaxisokká alakultak,

ionizálták a hidrogént.

Így az univerzum
semlegesből ionizált lett.

Ez lenyomatot hagyott körülöttünk.

Átjár mindent, minket is,

akárcsak az Erő.

De mivel mindez nagyon régen történt,

a jel vöröseltolódáson ment át,

így már csak nagyon alacsony
frekvencián sugároz.

Ugyanaz a frekvencia, mint a felmérésben,

de túl halvány.

Egymilliárdszor kisebb az ereje,
mint bármelyik objektumnak a térképen.

Ezért teleszkópjaink nem biztos,
hogy képesek észlelni ezeket a jeleket.

Van viszont egy új rádióteleszkóp.

Szóval lehet, hogy nincs űrhajóm,

de remélem,

enyém a világ egyik legnagyobb
rádióteleszkópja.

Építjük a Négyzetkilométeres Hálózatot,
egy új rádióteleszkópot,

ezerszer nagyobb lesz, mint az MWA,

ezerszer érzékenyebb lesz,
és még jobb felbontású.

Galaxisok tízmillióit fogjuk feltárni.

És talán, annak a jelnek a mélyén

meglátom majd a legelső csillagok
és galaxisok kialakulását,

meglátom az idők kezdetét.

Köszönöm.

(Taps)