A CSFK kutatói mérnöki tervezéssel támogatták a nemzetközi WEAVE égboltfelmérő programot

Hírek

Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének (CSFK Csillagászati Intézet) kutatói is részt vettek a WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) elnevezésű műszer mérnöki tervezésében, amely 2022 decemberében készítette az első felvételt az égboltról. Az angol vezetéssel megvalósuló nemzetközi WEAVE égboltfelmérő projekt célja többek között a csillagok, illetve a galaxisok fejlődésének, valamint a Tejútrendszer szerkezetének vizsgálata. A magyar kutatók a Tejútrendszer kémiai fejlődésével, pulzáló változócsillagokkal és kvazárokkal kapcsolatos vizsgálatokban is részt vesznek majd.

A csillagászati kutatásokat 35 éve szolgáló William Herschel teleszkóp a Kanári-szigetekhez tartozó La Palma szigetén, egy 2400 méter magas vulkán tetején található. A 4,2 méteres távcsövön a tíz éve tartó tervező- és fejlesztőmunka eredményeképpen egy csúcstechnológiát képviselő multiobjektum-spektrográf kezdte meg működését. Egyedisége abban rejlik, hogy különálló optikai szálak segítségével egyszerre akár ezer objektumról is képes spektrumot készíteni. A WEAVE nyolc különböző égboltfelmérő programot fog megvalósítani. A következő öt év alatt a kutatók a műszer segítségével összesen mintegy 12 millió spektrumot rögzítenek majd különböző csillagokról és galaxisokról, amelyek a csillagok, galaxisok, csillagközi és galaxisok közti gáz kémiai és fizikai állapotáról is adatot szolgáltatnak. Az Európai Űrügynökség Gaia űrtávcsövének és a LOFAR (Low Frequency Array) rádióteleszkóp-rendszer megfigyelési adatainak kombinálásával a saját galaxisunk és távoli galaxisok fejlődéséről is információkat kaphatunk. A nagy tömegű fekete lyukat tartalmazó távoli galaxisok magját, azaz a kvazárokat világítótoronyként használva tanulmányozhatóvá válik a galaxisok körüli gázanyag térbeli struktúrája és a galaxisokkal való kölcsönhatása az univerzum jelenleginél tízmilliárd évvel korábbi állapotára vonatkozóan.

A műszer az égitestek fényének vizsgálatához optikai szálakat használ, amelyek hullámhosszuk szerint felbontva két különböző spektrográfba vezetik a fényt. Az így készült képeket nagy méretű CCD-kamerák rögzítik. A WEAVE műszer háromféle üzemmódban dolgozik. Az első esetében (LIFU) 547 optikai szálat helyeznek el egymáshoz közel hatszög alakzatban, így kiterjedt objektumokat tudnak vizsgálni, például galaxisokban az egyes alrendszerek sebességeloszlását. Egy másik üzemmódban (MOS) robotok helyezik el a szálakat (maximum 960-at), így különálló csillagok, galaxisok és kvazárok spektruma örökíthető meg egyetlen expozícióval. A harmadik (mIFU) módban 20 különálló egységben helyezhető el 37-37 optikai szál, ezáltal kisebb kiterjedésű objektumok, például ködök és galaxisok vizsgálhatók.

Az első égboltról készült felvételen (azaz a „first light” képen) a Pegazus csillagképben két, 280 millió fényévre található kölcsönható galaxist örökítettek meg. Az NGC 7318a és NGC 7318b galaxisok a Stephan-féle galaxisötös nevű híres galaxiscsoporthoz tartoznak, amelyet a WEAVE-en kívül a Hubble és Spitzer űrtávcsövek, a Chandra röntgentávcső és nemrégiben a James Webb űrteleszkóp is megörökített. A galaxisok spektruma sok millió csillaguk fényéből tevődik össze. A WEAVE 547 egyedi pontban vett fel spektrumot a két galaxis látszó felületén és környezetében az ultraibolyától a közeli infravörös tartományig. Ezek a spektrumok egyebek mellett segítenek feltárni a csillagok és a gáz mozgását, a csillagok kémiai összetételét, a gázfelhők hőmérsékletét és sűrűségét. Ezáltal tanulmányozhatóvá válik a galaxisok fejlődése és kölcsönhatásuk is.

A magyar szakemberek három kutatási területe – a Tejútrendszer kémiai fejlődésével, a pulzáló változócsillagokkal és a kvazárokkal kapcsolatos vizsgálatok – a CSFK Csillagászati Intézetben három Lendület-programhoz kapcsolódik. Az első Maria Lugaro vezetésével már lezárult, a második Szabó Róbert vezetésével az utolsó évében tart, míg a harmadik ötéves projekt 2022. decemberben kezdődött Kovács András vezetésével. Utóbbi keretében az előzetes adatok minőség-ellenőrzése is zajlik, és az adatokkal összevethető kozmológiai szimulációk is készülnek.

Az első próbafelvételek után a WEAVE megkezdte rutinszerű működését, így hamarosan további magyar vonatkozású tudományos eredmények várhatók.

.

Balra: A William Herschel teleszkóp a WEAVE műszerrel. Az optikai szálakat pozicionáló berendezés a fekete doboz felül, maga a spektrográf a bal oldali szürke dobozban található. Az optikai szálak a távcső szerkezetében futnak (forrás: Sebastian Kramer).
Jobbra: A James Webb teleszkóp képe a Stephan-féle galaxiskvintettről a WEAVE 547 db száloptikájával. Minden apró kör 2,6 ívmásodpercnek felel meg az égen. A több száz egyedi spektrum információt szolgáltat a galaxisokban és a közöttük lévő térben lejátszódó fizikai folyamatokról is. Forrás: NASA, ESA, CSA, STScI (háttérkép); Aladin (optikai szálak).