SZATMÁRY
KÁROLY – HEGEDÜS TIBOR
Az SZTE szegedi és bajai
csillagászati
tevékenysége 2016-ban
A Szegedi
Tudományegyetem Fizikai Intézete
csillagász és
gravitációelméleti
csoportjának munkatársai: dr. Szatmáry
Károly
egyetemi tanár, dr. Gergely Árpád
László egyetemi tanár, dr.
Vinkó József
tudományos főmunkatárs, dr. Székely
Péter adjunktus, dr. Keresztes Zoltán
adjunktus, dr. Szalai Tamás tudományos
munkatárs, dr. Nagy Andrea tudományos
segédmunkatárs. Továbbá Kun
Emma, Tápai Márton predoktorok, Barna
Barnabás,
Bódi Attila, Mitnyan Tibor, ifj. Jäger
Zoltán
PhD
ösztöndíjasok. Vinkó
József ezévtől az MTA CSFK KTM
Csillagászati Intézetében
dolgozik, de részmunkaidőben maradt az egyetemen. Nagy
Andrea PhD fokozatot
szerzett „Kollapszár
szupernóva-robbanások
fényességváltozásának
modellezése” című
értekezésével.
Az egyetem Bajai
Obszervatóriuma személyzete:
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.
Tudományos
eredmények
Változócsillagok
Tovább
vizsgáltuk a DF Cygni
RV Tauri típusú pulzáló
változócsillag Kepler
űrtávcsővel készült ultrapontos
fénygörbéjét. A
fényességváltozás
minimumainak
alternáló jellege, valamint a frekvencia spektrum
jellemzői alapján kimutattuk
a periódus kettőződés
jelenlétét. A méréseket
összevetve a legújabb cefeida
modellszámításokkal
magyarázatot találtunk a periódus
rövidülése esetében
bekövetkező amplitúdó
növekedésre. A jelenséget a
nem-lineáris effektusok
felerősödése okozza (Bódi,
Szatmáry, Kiss 2016, A&A 596, A24).
Mintegy száz
vörös óriás csillag 4
év hosszú Kepler
fénygörbéjét
vizsgáltuk. A mirák
közül a TU Cygni esetében periódus kettőződést
találtunk, ami a pulzáció kaotikus,
nem-lineáris jellegére utal. Több
csillagnál kimutattuk a hosszú
másodlagos periódust (LSP: Long Secondary
Period), aminek a magyarázata még
hiányzik. A kis amplitudójú
csillagoknál
(SARG: Small Amplitude Red Giants)
többszörös periodicitást
(jellemzően 30-50
nap hosszú ciklusokat) határoztunk meg, a
módusokat elméleti modellek alapján
azonosítottuk.
A piszkéstetői 1
méteres RCC teleszkóp
spektrográfjával kiegészítő
adatokat gyűjtöttünk olyan
hosszú periódusú Kepler
csillagokról,
amelyek típusának
megállapítása
kizárólag a fénygörbe
ismerete alapján nem
lehetséges egyértelműen.
Nagy
égboltfelmérő
programok keretein belül újabb M
óriás csillagokról
készültek spektroszkópiai
mérések, amelyek
felhasználásával
növeltük az ismert fizikai paraméterekkel
rendelkező vörös óriás
csillagok mintáját.
A VW Cephei szoros fedési kettős rendszerről készült újabb fotometriai és spektroszkópiai mérések alapján újra meghatároztuk a rendszer fizikai paramétereit (Mitnyan et al. előkészületben). Kimutattuk, hogy az elsődleges komponens az aktívabb, valamint hogy a foltosság és a kromoszférikus aktivitás összefügg egymással.
2016-ban is folytattuk a
fényes, közeli szupernóvák
kutatására irányuló
programunkat, szoros együttműködésben a
Texasi Egyetem
Csillagászat Tanszékével, az MTA CSFK
Csillagászati Intézetével
és a Bajai
Obszervatóriummal. Ezen időszak alatt mintegy 20
szupernóva
fényváltozását
követtük, többről
színképeket is felvettünk a texasi
McDonald Obszervatórium 10
m-es Hobby-Eberly Távcsövével. Az
év során két közeli,
fényes szupernóváról
– a II-P
típusú SN 2013ej-ről (Dhungana et al. 2016, ApJ,
822,
6) és a IIb
típusú SN 2013df-ről (Szalai et al. 2016,
MNRAS, 460, 1500) – közöltünk
fotometriai és spektroszkópiai adatok komplex
analízisére épülő
publikációt.
Szintén a texasi
kollégákkal
együttműködésben
folytatódott a 2014 óta zajló
programunk, amelynek során földfelszíni,
keskeny
sávú H-alfa szűrős
észlelések, valamint röntgen-
és
infravörös-űrtávcsövek
adatainak elemzése
segítségével keressük a
szupernóva-robbanások
táguló
maradványainak a környezetükben
lévő, a robbanást megelőző
évszázadokban,
évezredekben ledobódott anyaggal való
kölcsönhatásuk jeleit. A
témával
kapcsolatban Szalai Tamás az Amerikai
Csillagászati Társaság (AAS) 2016.
januári találkozóján
(Kissimmee, Florida, 2016.01.04-08.),
Vinkó József a "Harvard-Smithsonian Conference on
Theoretical
Astrophysics" (Boston, 2016.05.16-19.)
konferencián mutatott be posztert.
Vinkó J. vezető szerepet
vállalt az Ia típusú SN 2012cg nagy
nemzetközi visszhangot kiváltó
vizsgálatában, melynél a
robbanást követő napokban az UV és a
kék
hullámhossztartományban megfigyelt
többletsugárzás normál
társkomponens
jelenlétére utal (Marion et al. 2016, ApJ, 820,
92).
Elmélet-orientált
kutatási irányaink között
kiemelt
helyen említendő, hogy Nagy Andrea
vezetésével kifejlesztésre
került egy, a
magösszeomlással keletkező
szupernóvák
fénygörbéjének
illesztésére szolgáló
analitikus, kétkomponensű modell. Az ezt bemutató
cikk 2016 tavaszán jelent meg
(Nagy & Vinkó 2016, A&A, 589, A53), ezenkívül
Nagy A. poszterrel
szerepelt a már említett májusi,
bostoni konferencián. Vinkó J. és Nagy A. emellett
közreműködött az ASASSN-15lh jelű
szuperfényes
szupernóva fénygörbéinek
modellezésében is (Chatzopoulos et al. 2016, ApJ,
828,
94).
Szintén
modellezési vizsgálatokat folytattunk
különböző szupernóvák
színképei kapcsán, elsősorban
fehér törpecsillagok
termonukleáris robbanásaira
fókuszálva. Az Ia típusú SN
2010kg nagy sebességű
színképvonal-komponenseinek
elemzéséről készült cikk,
Barna Barnabás
vezetésével, az év első
felében jelent meg (Barna et al. 2016, MNRAS, 457,
3225). Ezt követően az ún. Iax altípusba
tartozó (különleges, relatíve
kis
energiájú) szupernóvák
színképsorozatainak
modellezésébe kezdtünk, a
szupernóva-burokban lévő kémiai elemek
eloszlásának megismerése
céljából (ún.
„abundancia-tomográfia”). Barna B. a
kutatás részeként négy
hetes tanulmányúton
vett részt a németországi Garchingban
található ESO-központban, posztere pedig megjelent a
szupernóvás kutatói
közösség
legnagyobb 2016-os konferenciáján
(„Supernovae Through the Ages",
Húsvét-sziget, Chile, 2016.08.08-13.). Ugyanezen
a konferencián Szalai T. előadást
tartott az Iax típusú
szupernóvák
színkép-modellezésével
kapcsolatos korábbi eredményeiről.
Kutatóink a
közeljövő – tranziens jelenségek
terén is
forradalmi eredményekkel kecsegtető –
égboltfelméréseinek
előkészületeiben is
részt vesznek. A hamarosan teljes kapacitással
üzemelő HETDEX (Hobby-Eberly
Telescope Dark Energy Experiment) spektroszkópiai
felmérésben szereplő
égterületekről 2016-ban is
készültek kiegészítő
felvételek a Piszkés-tetőn lévő
Schmidt-távcsővel. A 2020-as évek
közepén induló LSST (Large Synoptic
Survey
Telescope) felméréshez
kapcsolódóan Szalai T. 2016
novemberében részt vett a
„Preparing for SN science in the LSST era"
elnevezésű workshopon,
Pittsburghben.
2016-ban Vinkó
József vezetésével a GINOP 2.3.2-15-2016-00033 jelű K+F
pályázaton 700
MFt támogatást nyertünk "Tranziens
asztrofizikai objektumok" címmel, melynek célja
két, 80 cm
tükörátmérőjű
robottávcső telepítése és
felhasználása extragalaktikus tranziensek
vizsgálatára.
A projekt vezetője az MTA
CSFK, egyetemünk konzorciumi partnerként vesz
részt benne.
Gravitációs kutatások
A
gravitációelméleti
csoportból Gergely Árpád
László tanítványaival
általános
relativitáselméleti és
kozmológiai kutatásai mellett két
évtizede foglalkozik egymásba
spirálozó fekete lyuk kettősök
és a kísérő
gravitációs hullámok
elméleti vizsgálatával. Ennek folyományaként részt
vesznek a LIGO Tudományos
Kollaborációban is, melynek az Advanced LIGO
detektor segítségével 2015-ben
először sikerült gravitációs
hullámokat közvetlenül kimutatnia, igen
távoli feketelyuk-kettősök
egyesülése nyomán. Gergely Á.
L. és
Tápai M. társszerzője
az első két felfedezést bejelentő, 2016-ban a
Physical Review Letters folyóiratban publikált
cikkeknek, valamint társszerzői 24 további, a
detektálásokhoz kapcsolódó,
zömében asztrofizikai jellegű cikknek is.
Tápai M.,
Keresztes Z. és
Gergely Á. L. vizsgálta
a precesszáló feketelyuk-kettősök
dinamikájában fellépő
szekuláris hatásokat és olyan
új effektusokat elemzett, amelyek a spinek több
precessziós periódust felölelő
időskálán mutatkozó
bolyongásával állnak kapcsolatban. A
szupernagy tömegű fekete lyukak kettős rendszere
szintén
gravitációshullám-forrás,
környezetükre gyakorolt hatásuk
nyomán akkréciós korongok
és nagyenergiás jetek forrásai. Az
utóbbiakban keletkező nagy energiájú
neutrínók az IceCube antarktiszi
neutrínóobszervatóriumban
észlelhetők. Nemzetközi
kollaborációban Kun Emma és Gergely
Á. L. az
ID5-ös azonosítójú
neutrínó eseményt szupernagy
tömegű fekete lyuk kettős végső
összeolvadásának
kísérőjelenségeként
magyarázta, forrását
azonosította. A munka eredményeit
összefoglaló cikk az MNRAS Letters-ben jelent meg.
Gergely Á. L.,
Keresztes Z. és
Nagy Cecília részt vettek a CANTATA
(Hálózat a kozmológiai és
asztrofizikai elméleti haladásért
és képzésért) EU
kollaboráció Lisszabonban szervezett első
munkatalálkozóján. Gergely
Á. L. és
Keresztes Z. részt
vettek és előadást tartottak a „100
éves az Általános
Relativitáselmélet” Nemzeti
Közszolgálati Egyetem által rendezett
budapesti rendezvényen. Gergely Á. L. és Nagy C. a 20.
Párizsi Kozmológia Kollokviumon valamint a
Kyoto-i Yukawa Intézetben
munkalátogatáson vettek részt, ahol
Gergely Á. L. előadott.
Gergely Á. L. és
Tápai M. nagyszámú hazai
meghívott és konferencia előadást
tartottak a gravitációs hullámok
felfedezéséről, Kövér
Krisztina és Racskó Bence
pedig posztereket mutattak be. Racskó Bence ÚNKP,
Pintér Viktória
pedig Tehetség pályázatot nyert el.
Az obszervatóriumban egy
OTKA pályázaton dolgozik a
témavezető irányítása alatt
6 kutató és a projekt terhére
alkalmazott 1
főállású (Marschalkó G.)
munkatárs (Borkovits
T., NKFIH-OTKA K113117,
„Többszörös csillag- és
bolygórendszerek űrfotometrián alapuló
komplex vizsgálata”, futamidő:
2015-2018). A projekt keretében
tovább folytattuk az új
generációs
fedési fénygörbe-illesztő
programcsomagunk fejlesztését. A programcsomag
legfrissebb verziója immár lehetővé
teszi 2+1, illetve 2+2-es hierarchiájú
fedési hármas, illetve négyes
csillagrendszerek fénygörbéinek
modellezését is.
Emellett 2+1-es hierarchiájú hármas
rendszerek esetében a mozgásegyenletek
szimultán numerikus
integrálására is lehetőség
van, tehát ebben az esetben a
programcsomag már komplett
„fotodinamikai” fénygörbe-
és pályafejlődés
modellezésre is képes. Ezen felül
beépítettük a szakirodalomban jelenleg
elérhető legpontosabb empirikus fősorozati
tömeg–sugár, illetve
tömeg–fényesség
relációkat is, amely lehetővé teszi,
hogy a Kepler,
illetve CoRoT műholdak által nagy fotometriai
pontossággal, de csak egyetlen
hullámhossztartományban felvett
fénygörbéket
kiegészítő spektroszkópiai, illetve
többszín-fotometriai mérések
nélkül is nem csak geometriailag, illetve
dinamikailag, de asztrofizikailag is képesek
legyünk modellezni és értelmezni. A programcsomag
használatával amerikai-magyar
együttműködésben
több, a Kepler
űrtávcső által frissen
felfedezett fedési négyes (sőt
egy
esetben ötös) csillagrendszer
fénygörbéjét sikeresen
modelleztük (pl.:
KIC 07177553 – Lehmann, Borkovits et al., 2016, ApJ 819, 33; EPIC 212651213 –
Rappaport, Lehmann, Kalomeni, Borkovits
et al., 2016, MNRAS 462,
1812;
EPIC 220204960 – Rappaport, Vanderburg, Borkovits et al.,
2016, MNRAS 467, 2160).
Másik nagy
tématerületünk a
pulzáló komponensű fedési
kettőscsillagok
fénygörbéjének
modellezése és inverz
problémájának megoldása. A
fedési kettősökben előforduló
pulzáló komponensek felszíni
pulzációs
mintázatának
rekonstrukciójára kidolgozott Dynamic Eclipse
Mapping módszer első
valós alkalmazását sikerült
megvalósítani a KIC 3858884 jelű excentrikus
tág
fedési kettősre, a Kepler
űrtávcső
nagypontosságú méréseit
felhasználva. A rendszer legalább 140
pulzációs
frekvenciát mutat, amelyek túlnyomó
része a kevésbé fényes
másodkomponensről
érkezik. Ezek közül kiemelkedően
dominál 8 frekvencia, amelyek
analízisével
sikerült azonosítani a hozzájuk
tartozó (l,m)
felszíni módusszámokat (1.
ábra). Tudomásunk szerint
ez az első, asztroszeizmológiától
független módus-azonosítás.
Eredményeinkről a
KASC10/TASC3 tudományos konferencián
számoltunk be, illetve
szakfolyóiratcikkben is megjelentetjük azokat.
Ezeken kívül diplomamunka, TDK és
PhD dolgozatok is születtek
témavezetésünkkel
(Bíró I.B.).
1
ábra: A KIC 3858884 nemradiális
pulzációs módusainak
felszíni rekonstrukciója.
Néhány
éve indult, multidiszciplináris
kutatási
területek a Földünk
„közeli világűr”
tartományában (30-100 km) megfigyelhető
jelenségek vizsgálata. Ezek három
téma köré csoportosulnak:
1.
Vörös lidércek szimultán
észlelése, és térbeli
rekonstrukciója. E témában
szoros együttműködésben vagyunk az MTA
CSFK soproni
Geofizikai Kutatóintézetével (témavezető:
Bór József), folyamatosan
működtetünk egy
távirányítható red sprite
kamerát (Jäger Z.). Az év
során félezer sikeres, szimultánban
rögzített
jelenséget detektáltunk, az anyag
feldolgozása folyamatos, Baján
korábban
készült, és folyamatosan fejlesztett
program használatával
történik (Hegedüs,
Jäger, Zelkó).
2.
A meteorjelenségek modellezése és
konkrét eseményekre történő
alkalmazása. Itt
új eredmény, hogy 2016 folyamán
két független program is
készült a meteorok
úgynevezett „sötét
repülési
pályaszakasz”-ának
modellezésére (Hegedüs, Jäger),
amit más, független programokkal
sikerrel teszteltünk.
3.
In-situ ballonos mérések. 2016
folyamán ballon indítások
történtek, valamennyi
sikeresnek mondható, de a folyamatos technológiai
fejlesztések (FEDAT
és LORA modulok megépítése,
Jäger)
tesztelésén felül egyelőre
még csak a magaslégköri ballontechnika
és telemetria
tökéletesítése,
fényképezés és alap
meteorológiai adatok mérése
történik. A
téma közvetetten és
közvetlenül is kapcsolódik a 2.
témához, hisz a ballonok
mozgása és fedélzeti
mérései a meteor
pályaszámításoknál
figyelembe vett
légkörmodelleket segít
megérteni, és pontosítani. A 2.
és 3. témára 2016 februárjában
több intézményben dolgozó
kutatók
együttműködésében OTKA
pályázatot adtunk be (K120490,
„Meteorok és űrszemét: a magas-,
és felső légkörbe jutó
pormennyiség komplex vizsgálata”,
témavezető: Hegedüs), amely egyelőre
nem kapott támogatást.
Oktatás,
ismeretterjesztés
A 3
éves fizika alapszakon (BSc) belül a
csillagász
szakirányon tanítunk csillagászatot. A
2 éves csillagász mesterszak (MSc)
mellett a fizikus mesterszakon belül a csillagászat
és az asztrofizika modulban
is számos tantárgyat oktattunk. A
fizikatanároknak „Fizika a
társtudományokban”
és „Válogatott fejezetek a modern
fizikából 1.” kurzusokon is
tanítunk
csillagászatot. A bajai kutatók az SZTE
csillagász képzésében
égi mechanika,
kettőscsillagok, és műszertechnika tárgyak
oktatásával, nyári gyakorlatok
és
szakdolgozatok témavezetésével vesznek
részt, valamint az ELTE Csillagászati
Tanszékén is tartanak MSc/PhD-s szabadon
választható kurzust a hierarchikus
többes csillagrendszerek
témakörében, illetve két
ELTE-s PhD-hallgató
témavezetését is
ellátják.
2016-ban
az SZTE-n 4 BSc szakdolgozat, 5 MSc diplomamunka és 6 TDK
dolgozat született csillagászati témakörben. Erdei Elvira és ifj. Jäger Zoltán csillagász MSc oklevelet szerzett. Ifj. Jäger Zoltán felvételt nyert a Fizika Doktori Iskolába. 2016
őszén a kari TDK konferencián Kövér Krisztina
és Zsíros Szanna I. díjat, Bókon
András és Nagy Cecília II. díjat,
Czavalinga Donát és Tarjányi Tamás III.
díjat kapott.
A bajai és a szegedi
csillagászok (az MCSE-vel és az ELTE GAO-val közösen) immár nyolcadszor együtt rendeztek
középiskolások
számára országos
csillagászati diákvetélkedőt, amely
2011 óta egyben a
Nemzetközi Csillagászati és
Asztrofizikai Diákolimpia (IOAA)
magyar csapatánakválogatója
is. Baján ősszel kéthetenkénti regionális
olimpiai felkészítő szakkör indult, amelyre
helybelieken kívül más településről
is járnak diákok.
A Szegedi
Csillagvizsgáló honlapján (http://astro.u-szeged.hu),
a Bajai Obszervatórium honlapján (http://www.bajaobs.hu),
illetve a közösségi
médiában (https://www.facebook.com/csillagvizsgaloszeged,
https://www.facebook.com/CsillagvizsgaloBaja)
bemutatóhelyeink
programjai és hírei elérhetők.
A péntek esti nyitva
tartásaink során
Szegeden 2016-ban kb. 4000
látogatónk, Baján (az augusztusi
nyílt bemutatóestet is számolva) 400
volt. Az
országos, ill. nemzetközi
koordinálású
nagyrendezvényeken (Csillagászat Napja,
Múzeumok Éjszakája és a
Kutatók Éjszakája)
különösen sokan nézhettek az
égre
távcsöveinkkel Baján is és
Szegeden is.
A szerzők köszönetet mondanak az alábbi kollégáknak a beszámoló szövegéhez való hozzájárulásukért: Bíró Imre Barna, Borkovits Tamás, Bódi Attila, Gergely Árpád László, Szalai Tamás, Vinkó József.
(Meteor
csillagászati évkönyv
2018, Magyar Csillagászati Egyesület, Bp. 2017,
312.o.)