A Szegedi Tudományegyetem (SZTE) Természettudományi Karán a csillagász szakra továbbra is sokan jelentkeznek. A felvételi keretszám 15 fő.

A SZTE Szegedi Csillagvizsgáló jelenlegi munkatársai: dr. Szatmáry Károly egyetemi docens, dr. Vinkó József egyetemi docens, dr. Gergely Árpád László tudományos főmunkatárs, Balog Zoltán tudományos segédmunkatárs, Szabó Gyula, Sziládi Katalin, Mészáros Szabolcs, Székely Péter, Keresztes Zoltán doktori (PhD) ösztöndíjasok, Jurkovity Mónika, Nagy Botond, Gáspár András, Makai Zoltán, Csorvási Róbert csillagász hallgatók, demonstrátorok. Kiss László és Derekas Alíz Ausztráliában, Fűrész Gábor és Csák Balázs az USA-ban a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics intézetben dolgozik.

Tudományos eredmények

A korábbiakhoz hasonlóan fő kutatási területünk a pulzáló és fedési változócsillagok vizsgálata maradt, de jelentős eredményeket értünk el a csillaghalmazok, a csillagkeletkezés és az üstökösök, kisbolygók, nóvák, szupernóvák területén is. Gravitációelméleti elemzéseket végeztünk a kompakt kettőscsillagok gravitációs sugárzása és a kozmológia területén. Kutatásaink elsősorban a megfigyelő csillagászat eszközeivel történtek, melyekhez fotometriai, spektroszkópiai és asztrometriai méréseket végeztünk Magyarországon (Szeged, MTA KTM Csillagászati Kutatóintézete Piszkéstetői Obszervatórium), az USA-ban (Fred L. Whipple Observatory, MMT) és Ausztráliában (Siding Spring Observatory).

A 2003. és 2004. évben 48 angol nyelvű publikációink jelent meg. Nemzetközi referált folyóiratban 22, konferencia-kiadványban 18, egyéb nemzetközi kiadványban (IBVS) 4, körlevelekben 4. Magyarul 33 cikket közöltünk a csillagászati évkönyben és a Meteor havi folyóiratban. A cikkek listája valamint a kutatási és oktatási tevékenységünk részletei megtalálhatók honlapunkon (http://astro.u-szeged.hu).

Változócsillagok

Egy szélsőségesen erős periódusváltozású, első felhangban pulzáló RR Lyrae-csillagot fedeztünk fel a MACHO projekt által a Nagy Magellán-felhőben talált fedési kettőscsillagok között. A MACHO J050918.712-695015.31 jelű csillag egy 15 magnitúdós galaktikus RR Lyrae, amely a Nagy Magellán-felhő irányában látható. Az archív MACHO adatok mellett elemeztük az OGLE-III projekt friss méréseit is. Az összesített, 12 évet lefedő nagy pontoságú CCD mérések egyedi képet rajzoltak fel: a csillag periódusa 8 éves ciklushosszal modulálódik, s a relatív periódusváltozás eléri a néhány század százalékot - ez egyedülállóan nagy érték a különben igen stabil klasszikus pulzátorok között. Fénygörbéje érdekes módon teljesen stabil maradt, s a változások nem magyarázhatók sem többszörös periodicitással, sem amplitúdómodulációval. A jelenségre nincs egyértelmű elméleti magyarázat, az észlelt periódusváltozást okozhatja kettős rendszerbeli keringés (valószínűtlen, mivel egy kb. 40 naptömegű fekete lyukra lenne szükség), illetve egy hipotetikus erős mágneses tér ciklikus változásai.

Közel egy éven keresztül követtük a Nova Sgr 2003/1 (V4745 Sgr) klasszikus nóva kitörését, és spektroszkópiai fejlődését a maximum utáni 10 hónapban. A csillag érdekessége, hogy a tranziens nóvák tipikus példánya. A fénygörbéje a kitörés maximuma után ismétlődő kis kitöréséket mutatott egyre növekvő visszatérési idővel. Ezen kis kitörések fizikai természete lényegében ismeretlen, s a szakirodalomban több versengő modell is található a jelenségről. Ausztráliában és Izraelben elvégzett spektroszkópiai méréseink szerint a kis kitörések alatt a csillag spektruma a korai nóvarobbanásra jellemző spektrumvonalakat tartalmazott. Ezt úgy értelmeztünk, hogy utórobbanásokat láttunk, melyek során a fehér törpe főkomponens felszínéről egyre csökkenő mennyiségű anyag repül le. A jelenség hátterében feltehetően pulzációszerű aktivitás áll, amely rezonáns módon gerjesztődik a fehér törpe felszínét takaró, a kitörés utáni hónapokban még energiát termelő hidrogénrétegben.

Megvizsgáltuk a Magellán-felhők térbeli szerkezetét a bennük található pulzáló vörös óriások periódus-fényesség (P-L) relációja alapján. Az átlagos P-L relációktól való eltéréseket távolságmodulus-különbségként értelmezve meghatároztuk több ezer vörös óriás látóirányú távolság-különbségeit az égi koordináták függvényében. Eredményeink alátámasztják a Nagy Magellán-felhőre (LMC) más módszerekkel kapott dőlt és talán görbült fősík képét: az LMC központi részének keleti vége kb. 2,4 kpc-kel közelebb van hozzánk, mint a nyugati vége, azaz a galaxis síkja kb. 30 fokos szöget zár be az égbolt érintősíkjával. A magban lévő héliumot égető óriásági csillagok ("red clump") abszolút fényeségét felhasználó módszert összevetettük a csillagközi anyag vörösödést okozó hatására sokkal érzéketlenebb P-L relációs eredményeinkkel, s a talált különbségek arra utalnak, hogy a "red clump" eloszlása inhomogén az LMC-n belül, azaz az LMC történetében több, térben és időben jól elkülönülő csillagkeletkezési korszak volt. A Kis Magellán-felhő (SMC) esetében összetett szerkezetet találtunk, bő 3 kpc-es távolságszórással, amire az SMC hosszúkás, látóirányban elnyúlt szerkezete ad magyarázatot.

Tanulmányoztuk a sűrű csillagmezők CCD kamerás leképezésekor fellépő szisztematius hibák problémáját. Ehhez bevezettünk egy egyszerű paramétert az égen egymáshoz közel elhelyezkedő csillagok látszólagos összeolvadása ("blending") által előidézett statisztikus veszteségek leírására. Levezettünk egy egyszerű formulát, amellyel egy adott csillagmezőben megbecsülhetjük a blending miatt detektálatlanul maradt csillagok számát, ami átszámítható átlagos fotometriai bizonytalanságra, ha ismerjük a csillagmező luminozitásfüggvényét. Bemutattuk a módszer három alkalmazását:

Elemeztük az LMC BVI szűrős fotometriai térképeit, melyek az Optical Gravitational Lensing Experiment II. mérésein alapultak. Azt találtuk, hogy a V 18-19 magnitúdós csillagokra akár 0,2-0,3 magnitúdót is elérheti a blending által okozott szisztematikus fényességhiba, ami magyarázatot ad az OGLE-II csoport RR Lyrae csillagokra alapozott rövid távolságskálás távolságmodulusára. Eredményeink szerint a hiba figyelembevételével az OGLE-II csoport távolságmodulusa hibahatáron belül megegyezik az LMC "standard" távolságmodulusával (18.5 magn.), azaz sem a kozmológiai távolságskála alappontjául szolgáló LMC-távolság, sem a levezetésére használt módszerek többsége nem szorul revízióra.

Megvizsgáltuk a kettőscsillagok hatását hét nóvakitörés körüli csillagmező statisztikus tulajdonságai alapján. Ehhez kétpont-korrelációs függvényeket számoltunk ki, amik arra a következtetésre vezettek, hogy a Tejútrendszerben a 10 ívmásodpercnél szorosabb optikai kettőscsillagok igen nagy hányada fizikailag is korreláló kettős rendszer. Ezzel kidolgoztunk egy módszert adott csillagmezőkben a valódi kettőscsillagok számának megbecslésére, amit alkalmaztunk az analizált klasszikus nóvákra. Két esetben (V1494 Aql és V705 Cas) azt találtuk, hogy a nóvák közelében látható halvány csillagok nagy valószínűséggel fizikailag is kötődnek a nóvarobbanáshoz, azaz ezek feltehetően hierarchikus hármas rendszerekben történtek.

Nagy felbontású csillagkatalógusok alapján megvizsgáltunk három fotometriai exobolygó-kereső programot blending-gyakoriság szempontjából. Azt találtuk, hogy a használt műszerek fényesség- és szögfelbontás-tartományában akár a csillagok 50-60 %-a felbontatlanul maradó optikai kettőscsillag, azaz a nagyfelbontású csillagkatalógusokkal való keresztkorrelálás annyira fontos része az adatfeldolgozásnak, hogy szükséges lenne beépíteni már a legalapvetőbb adatredukálási eljárások közé.

Az aszimptotikus óriásági félszabályos és mira változócsillagok esetében irodalmi háttérkutatások szükségesek a minél hosszabb és folytonosabb vizuális fénygörbék összegyűjtésére. Ebben nagy segítséget jelentenek a különböző nemzetközi adatbázisok (AFOEV, VSOLJ, BAA VSS, AAVSO), melyek fenntartóival jó együttműködésben vagyunk már évek óta. A többszörös periodicitású félszabályos változócsillagok részletes fénygörbe-analízisén keresztül a változások minél teljesebb leírását kívánjuk megadni. A hagyományos idősor-analízis módszerek mellett (pl. Fourier-analízis) az idő-frekvencia módszerek (pl. wavelet-analízis, Choi-Williams eloszlás) alkalmazása képezi a vizsgálatok alapját.

Folytattuk az aránylag szabálytalanabb fényváltozású SRc és SRd típusú pulzáló vörös óriáscsillagok adatainak összegyűjtését. Saját CCD fotometriai méréseket is végeztünk (RS Per). Az idősorok analízise jelenleg folyik.

Újabb méréseket végeztünk a BE Lyncis nagyamplitúdójú delta Scuti változócsillagról. Az irodalmi adatokat kiegészítve, görbeillesztéses módszerrel új O-C diagramot számoltunk, és megvizsgáltuk a modellek illeszkedését, reziduáljait is. Előzetes eredményeink alapján az O-C változását a klasszikus, maximumokon alapuló O-C szórásánál jóval kisebbnek találtuk; a fénygörbe-reziduálok nem utaltak meggyőzően állandó periódusú mikrováltozások jelenlétére.

Változócsillagkat kerestünk az M38 és a szomszédos NGC 1907 nyílthalmazban. A mérések első kiértékelése alapján a halmazokban W UMa és kisebb amplitúdójú egyéb változócsillagokat találtunk, melyeknek analízise folyamatban van.

Egyéb kutatások

Számos galaxisról készítettünk felvételeket az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézete Piszkéstetői Obszervatóriumában abból a célból, hogy ha bennük megjelenik egy szupernóva, akkor a korábbi kép levonásával a szupernóva fényessége pontosabban meghatározható legyen. Ez a módszer már több esetben sikerre vezetett. Öt extragalaktikus szupernóva többszín-fotometriai és spektroszkópiai megfigyelése alapján modelleztük fényességváltozásukat, és meghatároztuk a szülőgalaxisuk távolságát.

Elvégeztük az NGC 7538 jelű HII régió feltérképezését közeli infravörösben az arizonai Fred Whipple Obszervatórium 1,2 m-es távcsövével. A 2,2 mikronos mérések felfedtek egy eddig ismeretlen fiatal beágyazott halmazt a régió dél-nyugati részén. JHK észleléseink alapján megbecsültük a terület vörösödési törvényét és több mint 200 infravörös színtöbbletet mutató csillagot azonosítottunk. A terület szín-fényesség diagramja alapján alsó becslést adtunk a halmaz távolságára ill. vörösödésére. A kezdeti tömegfüggvényből megbecsültük a halmazban található csillagok össztömegét és a kapott eredményt összehasonlítottuk más halmazokra kapott értékekkel.

A Sloan Digital Sky Survey által megfigyelt aszteroidák közül mozgásuk alapján kiválasztottuk a Jupiter trójai kisbolygóit, majd ezek ötszín-fotometriai vizsgálatát végeztük el. A vezető és követő csoportok szín-eloszlását szignifikánsan különbözőnek találtuk, és kimutattuk, hogy a színek az inklinációval korrelációban is változnak (nagyobb inklináción vörösebbek az égitestek). Ez a vizsgálat is megerősíti, hogy az SDSS milyen pontosan méri a halvány égitestek színeit is. Ezt egy folyamatban lévő változócsillagászati alkalmazásban fogjuk kihasználni, az SDSS-POSS-2MASS keresztreferálásával talált mintegy 14 000 változócsillag nyolcszín-fotometriai statisztikájában.

Folytatjuk az SDSS Mozgó Objektumok Katalógusa (SDSS MOC) alapján a trójai kisbolygók vizsgálatát. Az SDSS MOC III. katalógusban 1187 trójai jelölt kisbolygót találtunk, amelyek a korábbi vizsgálatok eredményét (különbség a vezető és követő populáció számában, szín-inklináció korreláció) megerősítik. Kimutattuk továbbá, hogy a nagy inklinációjú vezető trójai kisbolygók színe függ a méretüktől, a többi kisbolygóra hasonló relációt nem találtunk.

Kutatásainkat az OTKA T 034615 és T042509 pályázatok támogatták.
 

1. ábra. Az SN 2004dj jelű IIP típusú szupernóva az NGC 2403 galaxisban. A képeket Sárneczky Krisztián készítette az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézete piszkéstetői 60/90 cm-es Schmidt távcsövére szerelt Photometrics CCD kamerával (balra a galaxis 2001.12.23-án, jobbra 2004.08.08-án, bejelölve a szupernóva).

Gravitációelmélet

A kompakt kettős rendszerek összeomlásuk végső fázisában jelentős gravitációs sugárzást bocsátanak ki. Ennek frekvenciája a 2003-ban megépült LIGO interferometrikus gravitációs hullám-detektor észlelési tartományába esik. A LIGO-t eddig csak rövid ideig használták tudományos mérésekre, ún. mérnöki üzemmódban működik, hogy érzékenységét az elméletileg lehetséges legmagasabb szintre emeljék. Maximális érzékenységének elérése után a jelenlegi optikával a LIGO évi két-három eseményt mutat majd ki, a 2008-ra tervezett új optikával pedig ennek százszorosa várható. A sikeres méréshez szükséges a gravitációs sugárzás jelalakjainak pontos ismerete, ehhez pedig a kompakt kettősök pályafejlődését igen nagy pontossággal kell nyomon követni. Ehhez kapcsolódóan kiszámítottuk a kompakt kettős rendszer kétféle (korábban excentrikus pályákra nem tárgyalt) kölcsönhatásából származó járulékokat. Ezek egyike a neutroncsillagok lapultságából származik. Itt a vezető járulék az egyik neutroncsillag kvadrupól-momentumának a másik neutroncsillag tömegével való kölcsönhatása. Beláttuk, hogy a mágneses dipólmomentumok kölcsönhatása is igen jelentős lehet.

A brán-világok olyan elméletek, melyekben a gravitáció 5 dimenzióban hat, a standard modell fizikai mezői pedig egy 4 dimenziós bránon fejlődnek. A brán-elméletek előnye, hogy természetes megoldást kínál a hierarchia-problémára (megmagyarázzák, miért annyira gyenge kölcsönhatás a gravitáció). A jelenlegi kozmológiai mérések (WMAP, távoli szupernóvák, SDSS – a galaxisok eloszlásának feltérképezése) szerint az Univerzum tömegének 70 % -át az antigravitációs jellegű, sötét energia adja, melynek létezésére és természetére nincs fizikai magyarázatunk. A brán-elméletekben nincs szükség sötét energiára a jelenlegi Univerzum gyorsulásának magyarázatához, ezt a lehetőséget az ötödik dimenzió görbültsége természetesen nyújtja. Munkánkban megvizsgáltuk a brán aszimmetrikus beágyazásának következményeit és azt találtuk, hogy az aszimmetrikus beágyazás újabb lehetőséget nyújt az Univerzum gyorsulásának magyarázatára. Találtunk egy homogén, Kantowski-Sachs típusú brán megoldást a brán-elméletben. Megvizsgáltuk az ötödik dimenzió irányába sugárzást kibocsátó brán fizikáját is. Ilyen sugárzás akkor keletkezik, amikor a bránt nagy energiák jellemzik (korai Univerzum). Azt találtuk, hogy a sugárzás figyelembevételével a nukleoszintézis feltételeit könnyebb teljesíteni.

Konferenciák, tanulmányutak

Kiss Lászlóés Derekas Alíz az “Annual Scientific and General Meeting of the ASA” (Queensland, Ausztrália) konferencián vett részt előadással és poszterrel. Balog Zoltán 2003-ban Brazíliában volt az "Open Issues in Local Star Formation and Early Stellar Evolution" konferencián, 2004-ben tanulmányúton volt a SAO Fred Lawrence Whipple Obszervatóriumban (Arizona, USA), ahol a következő témákkal foglalkozott: Beágyazott halmazok feltérképezése közeli IR-ben, Cepheus-beli PMS (Pre Main Sequence) csillagok spektroszkópiai vizsgálata. 2003-ban és 2004-ben a “Cores to Clusters” nemzetközi konferencián vett részt (Porto, Portugália), ahol 2 posztert mutatott be. Vinkó József és Sárneczky Krisztián 2003-ban 2 poszterrel szerepelt a “Supernovae” 192. IAU Kollokviumon (Valencia, Spanyolország). Gergely Árpád László Kanadában és Írországban gravitációelméleti konferenciákon, Angliában tanulmányúton volt.

Szegedről többen részt vettünk a budapesti “New Deal in European Astronomy: Trends and Perspectives” JENAM 2003 konferencián, 4 poszterrel.

Rendszeresen kaptunk távcsőidőt, így méréseket végezhettünk az MTA KTM Csillagászati Kutató Intézete piszkéstetői obszervatóriumában, amit ezen a helyen is hálásan köszönünk.

Szabó Gyula az USA-ban (Princeton University) 1 hónapig az SDSS égboltfelmérő program adatfeldolgozásában vett részt, Olaszországban (Arcetri Osservatorio) és Horvátországban (Crni Vrh Obs.) a CARA üstökös adatbázis munkabizottságában tevékenykedett. Mészáros Szabolcs és Székely Péter Ausztráliában (University of Sydney, Siding Spring Observatory) volt kb. 1 hónapos tanulmányúton illetve CCD felvételeket készíteni. Csák Balázs 2004 novemberétől a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA) intézetben folytatja PhD tanulmányait illetve kutatásait. Ebben az intézetben volt tanulmányúton Major Csaba csillagász hallgató is, aki Arizonában spektroszkópiai méréseket is végzett.

Oktatás, ismeretterjesztés

A 2003/2004. tanévben 6 I. éves, 8 II. éves, 4 III. éves, 9 IV. éves és 4 V. éves csillagász szakos hallgatónkat oktattuk. A csillagközi anyagról és a csillagfejlődésről szólt Kun Mária (CSKI), az űrcsillagászatról Szabados László (CSKI) vendégoktatók féléves előadása. Kolláth Zoltán (CSKI) a pulzációelméletről és a káoszról, Petrovay Kristóf (ELTE) a napfizikáról tartott kurzust nálunk.

A IV. éves fizikus és fizika tanár szakos hallgatóknak Csillagászat, az I. éves geográfus és földrajz tanár szakosoknak Csillagászati földrajz kurzusokat tartottunk. Továbbra is igen népszerűek voltak az általános művelő tárgyként meghirdetett előadásaink, választhatóként felvehető kurzusaink, melyeket gyakran 250-500 hallgató is felvett egy-egy félév során. A két év alatt 10 szakdolgozat illetve diplomamunka és 10 TDK dolgozat született csillagászati témakörben.

2003-ban Mészáros Szabolcs I díjat, Székely Péter II. díjat, Gáspár András III. díjat, Bebesi Zsófia dicséretet, Sipőcz Brigitta Pro Scientia Junior aranyérmet kapott a miskolci XXVI. Országos Tudományos Diákköri Konferencia (OTDK) csillagászati szekciójában. 2003-ban csillagász oklevelet szerzett Bebesi Zsófia, 2004-ben Mészáros Szabolcs, Németh Péter és Székely Péter.

Internetes honlapunk igen sok magyar nyelvű csillagászati és űrkutatási anyagot tartalmaz, folyamatosan fejlesztjük. Ily módon szeretnénk bemutatni tevékenységünket, illetve segíteni a hazai oktatást és tudománynépszerűsítést.

A Szegedi Csillagvizsgálóban keddenként az MCSE helyi csoportja tartotta foglalkozásait Székely Péter vezetésével. A hagyományos őszi találkozóinkon az ország sok részéről mintegy 50 amatőrcsillagász vett részt. A péntek esti nyitva tartásaink során évente kb. 5000 látogatónk volt.

(Meteor csillagászati évkönyv 2006, Magyar Csillagászati Egyesület, Bp. 2005)