SZATMÁRY KÁROLY –
HEGEDÜS TIBOR
Az SZTE szegedi és bajai csillagászati tevékenysége 2015-ben
Az SZTE szegedi és bajai csillagászati tevékenysége 2015-ben
A Szegedi Tudományegyetemen a 2015. év csillagászati vonatkozásban egyik legfontosabb eseménye az volt, hogy a korábban megyei önkormányzati majd minisztériumi fenntartású Bajai Csillagvizsgáló Intézet az év elejétől egyetemünkhöz tartozik (hivatalosan SZTE Bajai Obszervatóriuma, közvetlen rektori irányítás alatt). Személyzete 7 fő: dr. Hegedüs Tibor tudományos főmunkatárs, mb. igazgató, dr. Bíró Imre Barna tudományos főmunkatárs, dr. Borkovits Tamás tudományos főmunkatárs, dr. Marschalkó Gábor tudományos munkatárs (OTKA alkalmazásban), Jäger Zoltán tudományos munkatárs, Ruzsics Krisztina könyvtáros, Markó Mihály karbantartó.
Az egyetem Fizikai Intézete csillagász és gravitációelméleti csoportjának munkatársai: dr. Szatmáry Károly egyetemi tanár, dr. Gergely Árpád László egyetemi tanár, dr. Vinkó József egyetemi docens, dr. Székely Péter egyetemi adjunktus, dr. Keresztes Zoltán egyetemi adjunktus, dr. Szalai Tamás tudományos munkatárs. Továbbá
Kun Emma, Nagy Andrea, Tápai Márton predoktori ösztöndíjasok, Ordasi András, Barna Barnabás, Bódi Attila, Mitnyan Tibor PhD ösztöndíjasok.
Tudományos eredmények
VáltozócsillagokBódi Attila doktoranduszunk 2015. június 15-19. között részt vett Dániában a KASC8/TASC1 konferencián, amelyre posztert vitt magával. M színképtípusú vörös óriáscsillagok Nap-típusú rezgéseiből nagy pontossággal meghatározott paraméterek összehasonlítását mutatta be egyéb, fotometriai és spektroszkópiai úton
meghatározottakkal.
A VW Cep W UMa típusú fedési változó O-C diagramjának alakját eddig a szoros kettős keringési periódusának csökkenésével és egy harmadik test által okozott fény-idő effektussal magyarázták. A minimumidőpontok változásának fizikai okára további magyarázatokat kerestünk. A szoros kettős mágneses terének periodikus
változása miatti alaktorzulásból származó fényességváltozás (Applegate-mechanizmus) és egy negyedik, eddig nem detektált nagy tömegű komponens jelenlétéből származó fény-idő effektus lehetőségét is felvetettük.
Az eredeti Kepler-mezőben egyetlen RV Tauri típusú változó található, amelyről közel 1500 nap hosszú fotometriai adatsor született. A DF Cygni 779,6 napos periódussal változó átlagfényessége mellett 24,9 napos periódussal a típusra jellemző, fedésekre emlékeztető alternáló minimumokat mutat. Ezen cefeida-szerű
fényességváltozás amplitúdója az átlagfényesség minimumában csökken (1. ábra). A fénygörbében megfigyelhető néhány tíz millimagnitúdós változásra eddig nem sikerült fizikai magyarázatot találni (Bódi, Szatmáry).
1. ábra: A DF Cygni fényességváltozása: eredeti (fent) és a
hosszú periódus levonása után (lent).
Folytattuk a nemzetközi DWARF projektben fedési kettősök fotometriai mérését abból a célból, hogy a minimum időpontok változásából esetleges bolygó hatását mutassuk ki (Székely).
A szoros hierarchikus hármas csillagrendszerekben keringő excentrikus fedési kettőscsillagok fedési minimum időpont változásaira évekkel korábban kidolgozott analitikus modellünket jelentősen továbbfejlesztettük, és a modell alkalmazásával elvégeztük 26, a Kepler űrtávcső által felfedezett, különleges fedési minimum
időpontváltozásokat mutató excentrikus fedési kettős O-C görbéjének analízisét. Megmutattuk, hogy a fedési minimum időpont változások minden esetben egy-egy harmadik kísérő csillag gravitációs perturbáló hatásának a következményei, s modellünk alkalmazásával elsőként voltunk képesek meghatározni hármas csillagrendszerek
Szupernóvák
Tovább folytattuk a fényes, közeli szupernóvák kutatására irányuló programunkat, szoros együttműködésben a Texasi Egyetem Csillagászat Tanszékével, az MTA CSFK Csillagászati Intézetével és a Bajai Obszervatóriummal. Véglegesítettük az SN 2011ay, egy különleges, Iax típusú szupernóva spektroszkópiai és fotometriai adatainak modellezését. Megállapítottuk, hogy ez a szupernóva alacsonyabb hőmérsékletű volt, mint a normál Ia típusúak, emiatt a színképben már korai fázisban megjelentek az egyszeresen ionizált vastól származó, erősen kiszélesedett vonalak. A fénygörbe alapján megmutattuk, hogy a robbanás során kidobódott tömeg mindössze 0,8 naptömeg volt, ami jóval alatta marad az Ia típusú szupernóváknál szokásos, Chandrasekhar-tömeghez (1,44 naptömeg) közeli értéknek (Szalai et al. 2015, MNRAS 453, 2103).
Korábbi spektroszkópiai adataink felhasználásával elkészítettük a SN 2010kg Ia típusú szupernóva maximumfényesség előtti spektrális fejlődésének modelljét. Eredményeink szerint a maximális fényesség előtti színképekben többféle ion is a fotoszféra fölötti térrészben hoz létre spektrumvonalat. Ezek egy része a jól ismert "nagy sebességű vonalak", vagyis az ionizált kalcium és szilícium vonalai, de hasonló vonalkeletkezést tapasztaltunk az oxigén, magnézium és vas esetében is. Egy korábban kevésbé ismert vonalat is sikerült azonosítanunk, ami nagy valószínűséggel egyszeresen ionizált oxigéntől származik. Ha sikerül megerősíteni, ez lehet az első detektálása az ionizált oxigén jelenlétének egy Ia típusú szupernóva optikai spektrumában (Barna et al. 2016, MNRAS 457, 3225). Barna Barnabás poszterrel vett részt a "F.O.E. Fifty-one Erg" (Raleigh, NC, 2015.06.01-05) nemzetközi konferencián. Kutatómunkánkat az OTKA NN 107637 (Vinkó) és PD 112325 (Szalai) pályázatok támogatták.
2. ábra: Az SN 2014dg szupernóva bajai fotometriája g, r, i,
z színszűrőkkel
részecskenyalábja rádió-interferometriai adatainak feldolgozásával és elemzésével tovább erősítették a fizikai képet, miszerint a nyaláb alapjánál szupernagy tömegű fekete lyukak kettőse található.
Kompakt kettősök
Fekete lyukakból és/vagy neutron csillagokból álló kettős rendszerek dinamikáját tanulmányoztuk figyelembe véve a testek sajátperdületét és lapultságát. Olyan nem kötött mozgást találtunk, amelynek során a redukált tömegű test oszkuláló pálya paraméterei úgy változnak, hogy a pálya a pericentrum közelében „newtoni értelemben” elliptikusnak tűnik (kaméleon pálya) (Gergely, Keresztes 2015, PRD 91, 024012). A gravitációs és kozmológiai kutatásokat a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 azonosító számú „Nemzeti Kiválóság Program" (Gergely) és az OTKA PD 100216 (Keresztes) pályázatok támogatták.
Két posztert mutattunk be a 2015. aug. 31.- szept. 3. között Budapesten rendezett LIGO tudományos kollaboráció konferenciáján. Az egyik poszteren a kettősök dinamikájának radiális periódusra történő átlagolását mutattuk be (Tápai, Keresztes, Gergely: „Secular, eccentric, spinning compact binary dynamics”). A másik poszteren a forgó fekete lyuk kettősök esetén fellépő precesszió hatására modulált, különböző módszerekkel numerikusan generált hullámformák közötti különbségek feltárásával kapcsolatos munkánkat ismertettük (Tápai, Tarjányi, Keresztes, Gergely: „Spinning waveform comparisons”).
A LIGO tudományos kollaboráció tagjaiként Gergely Árpád László és Tápai Márton részt vettek a 2015. szept. 14-én és dec. 26-án detektált gravitációs hullámok kiértékelésében.
Anizotróp kozmológiák
Kidolgoztunk egy matematikai formalizmust a Kantowski-Sachs kozmológiai téridők perturbációinak vizsgálatára. Általános perturbációk esetén (skalár, vektor, tenzor) a magas frekvenciájúakat tárgyaltuk részletesen. Azt találtuk, hogy a magas frekvenciájú (geometriai optikai) közelítésben első rendben a Weyl tenzor 2-dimenziós vetületét jellemző páros és páratlan tenzori perturbációk fénysebességgel, gravitációs hullámként terjednek. A nyírás és anyagsűrűség perturbációkat jellemző módusokra szintén hullámszerű egyenletek kaptunk. E módusok ugyanakkora hangsebességgel, de a nyírás és sűrűségperturbációk egymáshoz képest pi/2 fáziseltolódással terjednek. A közelítés másodrendjében a nyírási és sűrűségperturbációs módusok csillapított kényszerrezgéseknek tesznek eleget. A Weyl tenzor módusaira pedig csillapított oszcillátor egyenletek vonatkoznak. A csillapítási tényező irányfüggő, és ilyen diszperziós relációk létezésére utal (Keresztes, Forsberg, Bradley, Dunsby és Gergely, 2015, JCAP 11, 042).
Sötét anyag és sötét energia modellek
Egy harmonikus függvényeket tartalmazó potenciállal rendelkező tachionikus sötét energia modell esetén tanulmányoztuk az univerzum evolúcióját, megvizsgáltuk a luminozitás-vöröseltolódás reláció Ia szupernóva megfigyelésekkel való konzisztenciáját (Horváth, Keresztes, Kamenshchik, Gergely, 2015, PRD 91, 103513).
Tanulmányoztunk egy a szupravezetéssel analóg tulajdonságokat mutató sötét energia modellt. A sötét energia alapállapota egy Bose-Einstein típusú kondenzátum, amelyben az U(1) szimmetria spontán sérülése történik. Más szóval a sötét energia egy tömeges vektormezőként jelenik meg, amely egy tömegnélküli vektor és egy skalármező szuperpozíciójaként áll elő. A skalármező a Goldstone bozonnak felel meg. A modell jóslatainak összevetése az Ia típusú szupernóva és a Hubble paraméterre vonatkozó adatokkal azt mutatta, hogy a modell sötét anyag nélkül is jól illeszkedik a megfigyelésekhez. Továbbá azt találtuk, hogy a megfigyelési adatok preferálják a barionikus anyag lecsatolódását a sötét energia vektor és skalár szektorairól (Keresztes, Gergely, Harko, Liang, 2015 PRD 92, 123503).
Egyéb témák
Elsőként vizsgáltuk meg a hazánk mai területén valaha megtalált legnagyobb meteoritot, a csátaljai mintát. Az eredetileg kb. 16 kg-os darab 2012 augusztusában került elő szántás során. Az osztályba sorolása H4-5 S2 W1. A Pécsi Tudományegyetemmel közösen elvégzett első vizsgálatainak (LIBS, EBSD, Micro-Raman) eredményeit
publikáltuk (Kovács et al. 2015, PSS 105, 94), de ez az érdekes meteorit azóta további, egyre szélesebb körű kutatás tárgya. Több alkalommal, módszeresen kerestük a valamikor hullás feltételezhető további darabjait (Hegedüs, ELTE geofizikusokkal közösen).
Az MTA CsFK együttműködésében Bajáról is bekapcsolódtunk geofizikai kutatásokba, a vörös lidércek (sprite-ok, és valamennyi kapcsolódó jelenség) folyamatos video megfigyelésével, és a (soproni vagy más állomással) szimultánban rögzített események matematikai feldolgozásával. 3D rekonstrukciót készítve alkalom nyílik a hagyományos villámtevékenységgel való korrelációjuk vizsgálatára is. 2015 zivatarszezonja során 13 éjszakán 83 lidércet sikerült kimérhetően rögzíteni. Az első izgalmas eredményeket 2016-ban mutatjuk be nemzetközi konferencián. További távlatokat és K+F innovációs kapcsolódást jelenthet az egyre komolyabb
közeli-világűr ballon kísérleti projekt. 2015 során 2 felbocsátás volt, amely során meteorológiai és mikroakcelerométeres méréseket végeztünk. A témában többoldalú nemzetközi együttműködés indult a Szlovák Űrkutatási Szövetséggel, a romániai Sapientia Egyetemmel, és a Pécsi Tudományegyetemmel.
Oktatás, ismeretterjesztés
2015-ben 3 BSc szakdolgozat, illetve 1 MSc diplomamunka született csillagászati témakörben. 2015-ben Barna Barnabás I. díjat kapott a XXXII. Országos Tudományos Diákköri Konferencián. 2015-ban fizikus (asztrofizika modulokkal) oklevelet szerzett Mitnyan Tibor, aki felvételt nyert a Fizika Doktori Iskolába.
A bajai és a szegedi csillagászok (az MCSE-vel és az ELTE GAO-val közösen) immár hetedszer együtt rendeztek középiskolások számára országos csillagászati diákvetélkedőt, amely egyben a Nemzetközi Csillagászati Diákolimpia magyar csapatának válogatója is volt. Baján ősszel kéthetenkénti regionális olimpiai felkészítő
szakkör indult, amelyre helybelieken kívül pécsi, szekszárdi és paksi diákok is járnak.
A Szegedi Csillagvizsgáló honlapján újabb oktatási segédanyagokat helyeztünk el (http://astro.u-szeged.hu), bemutatóhelyeink programjai és hírei pedig már a közösségi médiában is elérhetők (https://www.facebook.com/CsillagvizsgaloBaja, illetve https://www.facebook.com/ csillagvizsgaloszeged).
A péntek esti nyitva tartásaink során Szegeden 2015-ben kb. 5000 látogatónk volt. A Csillagászat Napján, a Kutatók Éjszakáján, valamint a március 20-i részleges napfogyatkozás alkalmával különösen sokan nézhettek az égre távcsöveinkkel Baján is és Szegeden is.
(Meteor csillagászati évkönyv 2017, Magyar Csillagászati Egyesület, Bp. 2016)