2016.11.18. - Egyedülálló műszer az asztroszeizmológia szolgálatában

Az elmúlt évtizedben az űrfotometria terén elért ugrásszerű fejlődés sem váltotta ki és tette szükségtelenné a földi távcsövek munkáját, különösen ha azok még hálózatba is vannak szervezve.

A csillagászat, és különösen a változócsillagászat iránt érdeklődő olvasók már bizonyára sokszor találkoztak azzal a kijelentéssel, hogy a fotometriai űrprojektek (gondolva a már befejezett MOST, CoRoT, illetve a még futó Kepler-missziókra) milyen forradalmi változásokat hoztak a változócsillagászat terén az elmúlt bő egy évtized során. A földi légkörön kívülről származó, nagy pontosságú, hosszú és lényegében csak kisebb megszakításokkal felvett adatsorok többek között lehetővé teszik egymáshoz közel eső, sokszor igen kis amplitúdójú pulzációs frekvenciák meghatározását, illetve a pulzációban a mérés időskáláján lejátszódó változások nyomon követését. Mindezek nagy lökést adtak a csillagszeizmológiai kutatásoknak. A kutatók azonban nyilvánvalóan korábban is szerettek volna jó minőségű, közel folyamatos adatsorokhoz jutni kedvenc változócsillagaikról. Az egy adott észlelőhelyről történő észlelés azonban az olyan nyilvánvaló okok, mint a nappalok és éjszakák váltakozása, vagy a kedvezőtlen időjárási körülmények miatt mindenképpen megszakad. Mi lehet akkor a megoldás?

Globális összefogás

1986-ban a Texasi Egyetem Csillagászati Tanszékének munkatársai, Edward Nather és Donald Winget indították útjára azt a kezdeményezést, amely a világ különböző pontjain lévő obszervatóriumok összefogásával megszakításmentes fotometriai adatok felvételét tűzte ki célul változócsillagokról, néhány hetes észlelési kampányok során. Ez a hálózat a Whole Earth Telescope (WET, Földet Átfogó Távcső) nevet kapta, amely arra utal, hogy a WET-et egyetlen műszerként képzelhetjük el, számos irányítóval (valójában persze egy műszer-hálózatról beszélünk). A WET által összefogott kutatók azonban nem csak a mérésekben, hanem azok elemzésében, illetve elméleti értelmezésében is részt vehetnek.

Észlelőhelyek a WET hálózatában.
[DARC]

A WET irányítása a működés első évtizedében a Texasi Egyetemről (Austin) történt, majd az alapító Edward Nather nyugdíjba vonulása után, 1997-től a WET központja az Iowa Állami Egyetemre költözött, és Steven Kawaler, illetve Darragh O'Donoghue (Dél-Afrikai Csillagászati Obszervatórium, SAAO) irányítása mellett működött tovább. 2005-ben aztán újabb változás állt be a WET vezetésében és az irányítóközpont helyében, utóbbi a Mount Cuba Csillagászati Obszervatórium telephelyére került (Greenville, Delaware). A WET jelenleg a Delaware Asztroszeizmológiai Kutatóközpont (Delaware Asteroseismic Research Center, DARC) munkájához kapcsolódóan, Judith Provencal vezetésével működik.

A Mount Cuba Csillagászati Obszervatórium, a WET-DARC kampányok jelenlegi irányítóközpontja.
[Greenville, Delaware]

Célpontban a fehér törpék

Közel folyamatos és akár több hetet is átfogó adatsoroknak bármilyen változócsillag-típust tanulmányozó kutató örül, de különösen nagy jelentőségük van akkor, ha a csillag fényességváltozása számos, egyidejűleg gerjesztett és közeli frekvenciaértékű pulzációs módus jelenlétének köszönhető. Ez a helyzet például a pulzáló fehér törpecsillagoknál, amelyek viszonylag rövid periódusidőkkel (100-1500 másodperc) jellemezhető multiperiodikus változók. A WET pedig, alapítóinak szándéka szerint, alapvetően a pulzáló fehér törpecsillagok vizsgálatára szánt műszerré vált. Az általa kapott adatsorok jelentősen hozzájárultak az ezen típusba tartozó változókról jelenleg rendelkezésre álló ismereteinkhez, akár több tucat pulzációs frekvencia detektálásával és az így lehetővé tett asztroszeizmológiai vizsgálatok eredményeivel. Ha tudni szeretnénk, hogyan viselkednek a pulzáló fehér törpék, és ezekből milyen eredmények jönnek ki a csillagok főbb fizikai paramétereire (pl. tömeg, hőmérséklet), belső szerkezeti felépítésükre, forgási periódusukra, illetve esetleg a mágneses tér erősségére, a WET adatok, illetve az ezekre alapozott publikációk megkerülhetetlenek.

Kérdés, hogy az űrfotometriai adatok korában mennyit tud hozzátenni a WET működése a fehér törpék kutatásához. Jelenleg ugyan még nincs túl sok pulzáló fehér törpéről űradat, de ez idővel változni fog. Előny a lehetséges célpontok és az adatsorok mintavételezési idejének viszonylag rugalmasabb választási lehetősége, összehasonlítva azzal, hogy az űreszközöknél kötöttebben meghatározott, hogy mely égterületekről és milyen expozíciós idők mellett készülnek felvételek. A fehér törpék rövid pulzációs periódusa mellett nem sokra megyünk például fél óránként kapott adatpontokkal, ha asztroszeizmológia a célunk. Másrészt a WET-ben résztvevő kutatók hálózata észlelésben, és ezen belül nemzetközi megfigyelési kampányokban is gyakorlott szakembereket jelent a Föld számos táján. Ők egy jól alátámasztott tudományos cél érdekében egy már bejáratott rutin szerint mozgósíthatók, legyen szó akár egy földi bázisú észlelésekre alapozott projektről, vagy kiegészítő mérésekről űradatok mellé. Meg kell említeni továbbá azt is, hogy a WET összefogás egyik átfogóbb célja a kampányok során összegyűjtött tapasztalat és tudás megosztása az érdeklődő szakemberekkel, egyetemi hallgatókkal. Ennek keretében lehetőség van személyesen is részt venni a WET központjában folyó munkában, ahonnan az újonnan megszerzett ismeretekkel, szoftverekkel, és főleg lelkesedéssel hazatérve a látogatók további reménybeli résztvevői lehetnek WET kampányoknak, vagy éppen ez segítheti őket saját kutatási programjaik megvalósításában.

WET kampányok a gyakorlatban

A kampányokban szereplő objektumok egy előzetes eljárás során kerülnek kiválasztásra, illetve vannak már több kampány során visszatérő objektumok is. A résztvevők javasolhatnak célpontokat a WET illetékes bizottságának, amely eldönti, mely objektumok élveznek elsőbbséget az elkövetkezendő észlelési időszakban. Egy-két fő, illetve egy-két másodlagos célpont is lehet egy-egy kampányban. A kiválasztott objektumokról aztán minden szükséges információ elérhető a WET-DARC honlapján, hogy a program résztvevői fel tudjanak készülni a mérésekre, illetve ha a távcsőidő biztosított, az adott helyen lévő obszervatóriumok felkerülnek az aktív észlelőhelyek listájára.

Egy WET észlelési program során az adatokat korábban fotoelektromos fotométerekkel, manapság már CCD detektorokkal gyűjtik össze. Az észlelésekben résztvevő kutatók napi e-mail kapcsolatban állnak a központtal, így kerül sor pl. annak összehangolására is, hogy az időjárási körülményeknek megfelelően adott észlelőhelyről melyik célpont megfigyelése történjen. A kapott CCD képeket minden éjszaka után feltöltik a WET központjában lévő számítógépre, ahol a nap 24 órájában számos csillagász dolgozik. Az adatok beérkezése után azonnal ki is értékelik azokat, így az esetleges problémákra is hamar fény derül. A kapott fénygörbék, illetve analízisük első eredményei szintén megtekinthetők a kampány honlapján.

Egy észlelési periódus befejeztével az adott célpontot javasló kutatókhoz kerülnek az adatok, akik felelősek a végső kiértékelésért, és megtervezik az eredmények publikálását. Az eredményeket összegző szakcikkekben szerzőként minden észlelő és a kiértékelésben résztvevő kutató fel van tüntetve. Ezt követően a nyers adatsorok mindenki számára - akár részt vettek a programban, akár nem - szabadon hozzáférhetők a http://www.physics.udel.edu/gp/darc/2015new/wet/archives.html oldalon.

Egy WET célpont észlelései különböző obszervatóriumokból egy hét során.
[http://www.physics.udel.edu/gp/darc/wet/XCov25/xcov25.html]

Jelen sorok írásakor a 30. nagy WET kampány folyik éppen (időnként vannak kevesebb obszervatórium bevonásával lebonyolított észlelések is). 28 obszervatórium jelentkezett be a kampányra 0,4-3,5 méteres távcsövekkel, de nem mindenki vesz részt a kampány teljes, kb. két hetes törzsideje alatt a mérésekben. Van, ahol csak néhány éjszakát vállalnak, jellemzően a nagyobb műszereknél, ahol nehezebb hosszabb időre távcsőidőt kapni.

Magyar kapcsolat

Magyarország az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében folyó változócsillagászati kutatások révén kapcsolódott a WET hálózatához. Az első hazai WET mérések 2001-ben történtek (Paparó Margit, Virághalmy Géza, Szeidl Béla), és azóta is rendszeres résztvevői vagyunk kisebb-nagyobb WET szervezésű észleléseknek, melyek évi 1-2 kampányidőszaknyi elfoglaltságot jelentenek. Az észleléseket a Piszkéstetői Obszervatórium 1 méteres távcsövével végezzük. Magyar kutatóknak lehetőségük van továbbá a WET központjában folyó munkákba is bekapcsolódni, a jelenleg a Princetonban dolgozó Csubry Zoltán, illetve jelen sorok írója is aktív részese lehetett egy-egy ilyen alkalomnak.

Forrás:

• Delaware Asteroseismic Research Center
• WET projekt