Garik Israelian: Mi van egy csillag belsejében?

Nagyon nehéz feladat hárul rám. Színképelemzéssel foglalkozom. Anélkül kell beszélnem a csillagászatról, hogy mutatnék akár egyetlen képet is ködökről, galaxisokról stb., mivel spektroszkópiával foglalkozom. Sosincs dolgom képekkel. De megpróbálom meggyőzni önöket arról, hogy a spektroszkópia olyan dolog, ami igenis meg tudja változtatni a világot. Színképelemzéssel meg tudjuk válaszolni a kérdést, "Van ott valaki?" Egyedül vagyunk? SETI. Nem annyira vidám dolog spektroszkópiával foglalkozni.

Az egyik, bolgár kollégám, Nevena Markova, 20 évet töltött ilyen profilok tanulmányozásával. 42 cikket publikált csak erről a témáról. El tudják képzelni? Éjjel-nappal gondolkozni, megfigyelni, ugyanazt a csillagot 20 éven keresztül, hihetetlen. De őrültek vagyunk. Csinálunk ilyesmiket. (Nevetés)

És én sem állok távol ettől. Nagyjából nyolc hónapig vizsgáltam ezeket a profilokat. Mivel észrevettem egy igen kicsi szimmetriát az egyik bolygóval rendelkező csillag profiljában. Arra gondoltam, hogy talán lítium-6 van ebben a csillagban, ami azt jelzi, hogy ez a csillag elnyelt egy bolygót. Ugyanis nyilván nem lehet ez a rövid életű lítium-6 izotóp egy nap-típusú csillag atmoszférájában. De megtaláljuk viszont bolygókban és kisbolygókban. Tehát ha elnyel egy bolygót vagy több kisbolygót, akkor megtalálhatjuk a lítium-6-ot a csillag spektrumában. Több, mint nyolc hónapot töltöttem ezen csillag vizsgálatával.

És igazán lenyűgöző, mivel azzal a kérdéssel hívtak fel újságírók, hogy "Tényleg megfigyelte, ahogyan egy bolygó beleütközik egy csillagba?" Mert arra gondoltak, hogyha van egy távcsövünk, akkor csillagászok vagyunk és a mi dolgunk tulajdonképpen nem más, mint nézelődni a távcsővel. És esetleg látjuk ahogy egy bolygót elnyel egy csillag. De azt mondtam, "Nem, elnézést. Amit látok, az ez." (Nevetés) Ez egyszerűen hihetetlen. Mivel igazából senki sem érti. Szerintem nagyon kevesen voltak, akik igazán megértették amiről beszéltem. Ez annak a jele, hogy egy bolygó beleütközött a csillagba. Elképesztő.

A spektroszkópia erejét tulajdonképpen a Pink Floyd ismerte fel 1973-ban. (Nevetés) Mivel azt mondták, hogy bármely tetszőleges színt megtalálhatjuk egy spektrumban. Csupán időre és pénzre van szükség ahhoz, hogy meglegyen a spektroszkópunk. Ez a legjobb, legprecízebb nagyfelbontású spektrográf a Földön, a HARPS, amelyet Naprendszeren kívüli bolygók és csillaglégköri hanghullámok észlelésére használnak.

Hogyan lesz spektrumunk? A legtöbben bizonyára még emlékeznek a fizikaóráról, hogy ez alapjában véve a fehér fény szétbontása színekre. Ha van valamilyen forró, folyékony anyagunk, annak a spektrumát folytonos spektrumnak nevezzük. A forró gáznak csupán emissziós vonalai vannak, tehát ez nem folytonos. Ha pedig valamilyen forró sugárforrás elé hideg gázt helyezünk, sajátos mintát láthatunk, amit abszorpciós vonalaknak nevezünk. Ezt arra használjuk, hogy kémiai elemeket azonosítsunk hideg gázban, ami éppen azokon a frekvenciákon nyel el.

Nos, mihez kezdhetünk a spektrummal? Vizsgálhatjuk kozmikus objektumok a megfigyelő irányába eső sebességkomponensét [radiális sebességét]. Vizsgálhatjuk a kémiai összetételét és fizikai paramétereit csillagoknak, galaxisoknak, ködöknek. Egy csillag a legegyszerűbb objektum. A magban termonukleáris reakciók zajlanak, melyek kémiai elemeket hoznak létre. És van egy hideg atmoszféránk. Nekem ez hidegnek számít. Nálam a hideg 3-4-5 ezer fok. Kollégáimnak, akik infravörös csillagászattal foglalkoznak, -200°C számít hidegnek. De tudják, minden relatív. Szóval számomra ötezer fok egész hűvös. (Nevetés)

Ez a Nap spektruma -- 24000 spektrumvonal, és nagyjából ezeknek 15%-a még nem azonosított. Elképesztő. Itt vagyunk a XXI. században, és még mindig nem értjük teljesen a Nap spektrumát. Néha csak egy kis, gyenge spekrtumvonallal kell dolgoznunk, amivel mérnünk kell az atmoszféra összetételét. Például az aranynak csak egy színképvonalát láthatjuk a Napban. És ezt a gyenge vonalat kell használnunk ahhoz, hogy megmérjük az arany arányát a Nap atmoszférájában.

Ez pedig egy jelenleg is zajló munka. Egy hasonlóan gyenge adattal kell dolgoznunk, ami az ozmiumhoz tartozik. Ez egy nehéz elem, ami szupernóvák termonukleáris robbanásakor keletkezik. Tulajdonképpen ez az egyedüli hely, ahol ozmium létrejön. Összehasonlítjuk az ozmium arányait az egyik bolygóval rendelkező csillagnál, meg akarjuk érteni, miért is van olyan sok ebből az elemből. Talán arra kell gondolnunk, hogy szupernóvarobbanások hozzák létre a naprendszereket. Ez lehet egy jel.

Nemrég egy kollégám Berkeleyből, Gibor Basri, küdött egy emailt egy nagyon érdekes spektrumról, és megkért, "Megnéznéd nekem ezt?" Aztán két hétig képtelen voltam aludni, amikor megláttam ezt az óriási mennyiségű oxigént és más elemeket a csillagok spektrumában. Tudtam, hogy semmi más ehhez fogható nincs a galaxisban. Hihetetlen volt. Az egyetlen konklúzió amit levonhattunk, hogy biztosan egy szupernóvarobbanás volt ebben a rendszerben, ami beszennyezte a csillag atmoszféráját. És később létrejött egy fekete lyuk egy kettőscsillag-rendszerben, melynek a tömege még így is öt naptömegnyi volt. Ezt tartják az első bizonyítékának annak, hogy a fekete lyukak szupernóvarobbanásokból származnak.

A munkatársaim, kémiai elemek arányát vizsgálva különböző galaktikus csillagokban, felfedeztek idegen csillagokat galaxisunkban. Hihetetlen, hogy eddig eljuthatunk csupán a csillagok összetételének tanulmányozásával. Lényegében azt mondták, hogy a spektrumon látható egyik csillag egy idegen. Másik galaxisból származik. Van kölcsönhatás galaxisok között. Ezt már tudjuk. És néha egyszerűen befognak egy csillagot.

Hallottak már a flerekről. Meglepetésünkre felfedeztünk egy szuperflert, egy flert ami milliárdszor erősebb azoknál, amiket a Napon láthatunk. Galaxisunk egyik kettőscsillag-rendszerében, amit FH Leonak hívnak, észleltünk egy szuperflert. Később megvizsgáltuk a spektrumait ezeknek a csillagoknak, hogy lássuk, van-e valami különös ezekben az objektumokban. És arra jutottunk, hogy minden normális. Ezek a csillagok átlagosak voltak, mint a Napunk. Kor, minden normális volt. Tehát ez még mindig rejtély. Az egyik mai napig tartó rejtélyünk, a szuperflerek. Hat vagy hét hasonló esetről számol be a szakirodalom.

Nos, hogy ezzel folytassuk, nagy szükségünk van az Univerzum kémiai fejlődésének megértésére. Rettentő bonyolult. Nem feltétlenül akarom most megértetni önökkel, hogy mi látható az ábrán. (Nevetés) De ez megmutatja, hogy milyen bonyolult is a kémiai elemek keletkezésének menete. Látható két folyamat -- a nagytömegű és a kistömegű csillagok -- melyekben termelődnek és újrahasznosítódnak az Univerzum elemei. És történik már 14 milliárd éve, ezt a képet kaptuk, ami egy rendkívül fontos ábra: láthatók rajta a kémiai elemek relatív arányai a nap-típusú csillagokban és a csillagközi anyagban.

Mindez azt jelenti, hogy tulajdonképpen lehetetlen találni egy objektumot ahol tízszer annyi kén van mint szilícium, vagy ötször annyi kalcium mint oxigén. Ez egyszerűen lehetetlen. És ha valaki talál egyet, arra azt fogom mondani, hogy ennek a SETI-hez van köze, mert a természetben ilyen nem fordul elő. A Doppler-effektus egy nagyon fontos dolog az elemi fizikából. Ez a jelenség okozza a mozgó objektumok frekvenciváltozását. A Doppler-effektussal fel tudunk fedezni exobolygókat.

A szükséges pontosság, ami egy Jupiter-méretű bolygó észleléséhez kell, egy nap-típusú csillag körül, az nagyjából 28,4 m/s. Körülbelül 9 cm/s szükséges egy földszerű bolygó észleléséhez. Ezt el lehet érni a jövő spektrográfjaival. Tagja vagyok egy csapatnak, mely a CODEX-et fejleszti, egy nagyfelbontású, következő generációs spektrográfot a 42 méteres E-ELT távcsőhöz. Ez egy olyan eszköz lesz, mellyel földszerű bolgyókat lehet észlelni nap-típusú csillagok körül. Van egy fantasztikus dolog, amit asztroszeizmológiának nevezünk, ahol is hanghullámokat észlelünk a csillagok atmoszférájában.

Ez az Alfa Centauri hangja. Hanghullámokat tudunk észlelni nap-típusú csillagok atmoszférájában. Ezen hullámok frekvenciája az infrahangok tartományában van, amiket tulajdonképpen senki sem ismer. Visszatérve a legfontosabb kérdéshez, "Van ott valaki?" Ez szorosan összefügg a bolygók tektonikus és vulkanikus aktivitásával. A kapcsolat az élet és a radioaktív mag között nyilvánvaló. Nincs élet tektonikus aktivitás, vagy vulkanikus aktivitás nélkül. Biztosan tudjuk, hogy a geotermikus energia nagyrészt urán, tórium és kálium bomlásából származik.

Ha olyan bolygóink vannak, ahol ezen elemek mennyisége kicsi, tehát a bolygók tektonikailag halottak, ott nem lehet élet. Ha azonban túl sok urán, kálium vagy tórium van, akkor valószínűleg megint nem lehet élet. El tudják képzelni, hogy minden forrásban van? Túl sok az energia a bolygón. Nos, az egyik naprendszeren kívüli bolygón nagyobb mennyiségű tóriumot mértünk. Ugyanaz a játék. Csak egy alig észrevehető tulajdonság.

Megpróbáljuk megmérni ezt a profilt és tóriumot észlelni. Nagyon nehéz. És először is meg kell győznünk magunkat. Aztán meg kell győzni a kollégákat. Végül meg kell győzni az egész világot arról, hogy tényleg ezt sikerült észlelnünk egy exobolygó légkörében, melynek központi csillaga 100 parszekre van. Igazán nehéz. De ha kíváncsiak vagyunk, hogy van-e élet az exobolygókon, akkor ezt a munkát el kell végezzük. Ugyanis tudnunk kell mennyi radioaktív elem van azokban a rendszerekben.

Az egyik módja annak, hogy idegen életformát fedezzünk fel, hogy beállítjuk a rádióteleszkópunkat és hallgatjuk a jeleket. Hátha valami érdekes jelet fogunk. Ezt csinálja a SETI már évek óta. Szerintem a legígéretesebb útja ennek a biomarkerek utáni kutatás. Megnézhetjük a Föld, a földfény spektrumát, és ez elég egyértelmű jel. Ez a meredek szakasz, amit 'vörös peremnek' nevezünk, a növényzettel borított terület bizonyítéka. Elképesztő, hogy észlelni tudunk növényzetet egy spektrumból. Most képzeljük el, hogy elvégezzük ezt a tesztet más bolygókra.

A közelmúltban, ami alatt az utóbbi 6-7-8 hónapot értem, vizet, metánt, szén-dioxidot észleltünk egy Naprendszeren kívüli bolygó színképében. Hihetetlen. Tehát ez a spektroszkópia ereje. Lényegében észlelhetjük és tanulmányozhatjuk a bolygók kémiai összetétetét a naprendszertől nagyon-nagyon távolról. Oxigént vagy ózont kell felfedeznünk, hogy az élethez szükséges feltételek teljesüljenek.

A kozmikus csodáknak közük lehet a SETI-hez. Képzeljünk el egy objektumot, egy fantasztikus objektumot, vagy valamit amit nem tudunk megmagyarázni, ki kell állnunk és mondani, "Nézzék, feladjuk. A fizika itt nem működik." Tehát ez olyasmi, amit mindig a SETI-hez tudunk kapcsolni, mondván, "Nos, valaki ezt csinálja, valahogy."

És erre az ismert fizikával stb., Frank Drake mutatott rá, sok évvel ezelőtt, és Sklovszkij. Ha egy bolygóval rendelkező csillag spektrumában furcsa kémiai elemeket veszünk észre, akkor az a civilizáció jele lehet, ami ott van és jelet akar adni magáról. Jelezni akarják nekünk a létezésüket ezeken a spektrumvonalakon keresztül, egy csillag spektrumában, többféle módon.

Különböző lehetőségek vannak erre. Az egyik, például, a technécium, egy radioaktív elem, melynek a felezési ideje 4,2 millió év. Ha hirtelen technéciumot észlelünk egy nap-típusú csillagban, akkor biztosan lehetünk, hogy valaki beletette ezt az elemet a csillag légkörébe, mert ilyen a természetben magától nem fordul elő. Most olyan spektrumokat tanulmányozunk, amik 300 csillagból és exobolygóikból származnak. Ezt a munkát már 2000 óta végezzük, és elég jelentős projekt lett. Nagyon keményen dolgoztunk. Vannak érdekes eseteink, jelöltjeink, dolgok, amiket nem tudunk megmagyarázni. És remélem, hogy a közeljövőben ezeket meg fogjuk érteni.

Tehát a fő kérdés: "Egyedül vagyunk?" Szerintem ezt nem az UFO-któl fogjuk megtudni. Nem rádiójelekből fogjuk megtudni. Szerintem egy ilyen spektrumból fogjuk megtudni. Ez egy földszerű bolygó színképe, ami nitrogén-dioxid jelenlétére utal, ami az élet egyértelmű jele, és még találunk itt oxigént és ózont. Ha egy napon, és szerintem ez a nap 15-20 éven belül lesz, ha felfedezünk egy ilyen spektrumot, biztosak lehetünk abban, hogy élet van azon a bolygón. Öt éven belül fel fogunk fedezni földszerű bolygókat, nap-típusú csillagok körül, ugyanakkora távolságra, mint amennyire a Föld van. Öt évre lesz szükségünk. És aztán újabb 10-15 évre ahhoz, hogy űrprogramokkal olyan spektrumokat készítsünk földszerű bolygókról, melyeket most mutattam meg önöknek. És ha nitrogén-dioxidot, és oxigént találtunk, akkor azt hiszem megleltük a tökéletes E.T.-t. Köszönöm szépen. (Taps)