(* 1949) a Johns Hopkins egyetem professzora, valamint az Eötvös Lóránd Tudományegyetem tanára. Kutatási területe a kozmológia, azon belül a galaxisok keletkezése és térbeli eloszlásuk. Publikációs listája a hálón:
-Talán a kozmológia fejlõdik ma a tudományok
közül a leggyorsabban. Amikor mintegy negyedszázada
elkezdtem pályafutásomat az Eötvös Loránd
Tudományegyetemen, akkor ezt leginkább a filozófia
egyik területének lehetett tekinteni, annyira hiányoztak
a vizsgálatához elengedhetetlen eszközök.
Azóta ezen a területen a helyzet drámaian megváltozott.
Ma a kozmológiát a megfigyelések dominálják,
és évrõl évre többet tudunk meg az
univerzum szerkezetérõl, kialakulásáról,
sõt az univerzum jövõjérõl is. A
80-as évek óta a kísérleti technika hihetetlen
mértékû fejlõdésen ment keresztül.
A hagyományos csillagászat a múlt század
óta fényképlemezekkel dolgozott. Távcsöveken
keresztül fényérzékeny lemezre - olykor
egy egész éjszakán keresztül - exponáltak,
s utána kézzel elõhívták. A katonai
technológia alapjaiban változtatta meg a mai csillagászatot.
A fordulópontot azoknak az integrált áramköröknek
a megjelenése jelentette, amelyek ma az amatõr videókamerákban
is megtalálhatók. Igaz, hogy ezek ma néhány
száz, míg a csillagászati változataik
pedig néhány százezer dollárba kerülnek.
Ennek az az oka, hogy sok ezerszer több képelembõl,
úgynevezett pixelbõl állnak. És az a jellemzõjük,
hogy nagyon kis fényintenzitáson is jól dolgoznak,
képesek a beérkezõ fény 80 %-át
detektálni, ez majdnem eléri az elméleti tökéletesség
határát. Ez azt jelenti, hogy majdnem ötvenszer
olyan jó hatásfokúak mint a fényképlemez,
tehát ugyanannyi idõ alatt ötvenszer kevesebbet
kell exponálni, ahhoz, hogy ugyanazt a galaxist meg tudjuk
nézni. -Hogyan alakult ki a mai, "standard univerzum modellje", az õsrobbanással kezdõdött és azóta táguló univerzum koncepciója? -Ez a hosszú folyamat valamikor a 20-as években kezdõdött
Edwin Hubble amerikai csillagász megfigyeléseivel, aki
távoli galaxisok spektrumát vizsgálta. Úgy
találta, hogy a galaxisok színképében
az egyes vonalak - például a hidrogén vagy a
hélium a színképvonala - nem ott voltak, mint
ahol a Nap, vagy a közeli csillagok esetében. A spektrumvonalaknak
ezt az eltolódását úgy értelmezte,
hogy a galaxisok hozzánk képest mozognak, közelednek
vagy távolodnak. Éppen úgy, mint ahogyan egy
távolodó vagy közeledõ vonat hangjának
különbségét nagyon pontosan érzékeljük:
ha távolodik, mélyebbnek halljuk, ha pedig közeledik
akkor magasabbnak. Ezt Doppler-eltolódásnak nevezzük,
és a fizikusok több mint száz éve jól
ismerik. -Hogyan értelmezi a mai kozmológia ezt a folyamatot? -Az õsrobbanis óta körülbelül 14-15 milliárd év telt el. Ez a roppant idõ néhány érdekes szakaszra bontható. Az elsõ három perc alatt alakultak ki a könnyû elemek, és ettól kezdve az univerzum kémiai összetétele lényegében nem változott. Steven Weinberg írt errõl egy ragyogó könyvet, amelynek Az elsõ három perc címet adta , mivel ez idõ alatt kialakult a mai világegyetem összes fontos összetevõje. A harmadik perctõl hozzivetõlegesen háromszázezer évig az univerzum tágult és egyre jobban hûlt. De még mindig elég forró és nagy sûrûségû volt ahhoz, hogy ne alakulhassanak ki a hidrogénatomok és a protonok; tovibbá az elektronok, valamint a fotonok elkülönülten voltak jelen. Így aztán a kialakuló gravitációs csomók is - amelyekbõl késõbb a galaxisok keletkeztek - a nagy nyomás miatt szétpattantak és hanghullámok formájában szétsugárzódtak. Az univerzum az elsõ 300 ezer év alatt hanghullámokkal volt tele. És egyszercsak, ahogy a fotonok kicsivel tovább hûltek és már nem voltak tovább képesek kellõen melegíteni ezt a plazmát, hirtelen egyik pillanatról a másikra kialakultak a hidrogénatomok. És a hidrogénatomok kialakulásának pillanatától a gravitáció kezdte uralni az univerzumot. Az elsõ 300 ezer évig a sugárzás és a sugárzás nyomása dominált, ettõl kezdve pedig a gravitáció a meghatározó. Ennek következtében az univerzum anyaga rohamosan átrendezõdik. Addig nagyon "sima", szimmetrikus eloszlású volt, mostantól egyre nagyobb sûrûségû gócok és egyre kisebb sûrûségû üregek alakulnak ki. Ezek a sûrû helyek az elsõ évmilliárdok során galaxisokká kezdenek átalakulni. Az univerzum kialakulásának legutolsó szakaszában két folyamat zajlik egyidejûleg: egyrészt tágulás történik, másrészt a lokálisan egyre jobban összetömörülõ anyag egyre jobban felmelegszik. Ugyanúgy mint a biciklipumpában pumpálás során a levegõ. Ha az anyag ezt a meleget nem képes kisugározni, akkor egy adott ponton annyira felmelegszik, hogy az megállítja a további sûrûsödést. Lényegében ez zajlik a csillagokban: a csillagok belsejét az a folyamat hevíti több millió fokra, hogy a csillagok külsõ tömege a magja felé tör. Ha egy objektum képes kisugározni az energiáját, akkor egyre tömörebbé válik. A galaxisok a legnagyobb olyan objektumok, amelyek még képesek az energiájukat oly gyorsan kisugározni, hogy ne essenek össze. A galaxisoknál nagyobb tartományban az energiakisugárzásnak semmilyen szerepe nincsen, csak a gravitáció mûködik. -Hogyan alakult az univerzum kutatása?Milyen felfedezések vezettek szerkezetének megismerésére? -A 70-es évek elején Zeldovics szovjet asztrofizikus
jött rá arra, hogy a gravitáció rendkívül
érdekes alakzatokat hoz létre. Mindenki azt hitte, hogy
néhány galaxisból összeáll egy csoport,
több ilyenbõl pedig kialakul egy 100 galaxisból
álló gömbszeû csoport, és mint a fürtök,
úgy lógnak a szõlõtõkéken,
szépen hierarchikusan... Zeldovics sgy gondolta, hogy az univerzum
szerkezete egy fürdõkid felszínén véletlenszerûen
összeállt habhoz hasonlít. Ahogy a fürdõvíz
tetején a kis és nagy buborékok összeállnak,
úgy állnak össze a galaxisok is ezeknek a "buborékoknak"
a falain. Közöttük pedig óriási üres
térségek húzódnak, ahol gyakorlatilag
nincsen semmi. Mivel e "falak" mentén is mozognak
a galaxisok, megtörténik, hogy ahol két "buborék"
metszi egymást, ott idõnként egy-egy "fal"
szétpukkan. Ennek nyomán még nagyobb "üregek"
alakulnak ki, és a "falak" metszésvonalában
szivarszerû alakzatok keletkeznek. Ezek mentén tovább
mozogva a galaxisok galaxis-halmazokká állnak össze.
Hozzávetõleg ez volt az általa javasolt világkép.
Ezt akkor senki sem fogadta el, mert az univerzumnak akkor még
csak kis tartományát ismertük; a Zeldovics által
megjósolt alakzatoknál jóval kisebbet. -Hogyan történik az univerzum szerkezetének, a galaktikus struktúráknak a kutatása? -Csak néhány galaxist lehet szabad szemmel látni,
ha nagyon sötét az ég, lehet látni az Andromedát,
és még egy-két közeli galaxist. A mi galaxisunkban,
a Tejútrendszerben körülbelül 100 milliárd
csillag van. Az eddigi legmélyebb felvételt a Hubble
ûrtávcsõ készítette, méghozzá
úgy, hogy az ég egy keskeny tartományára
irányították a távcsövet és
hosszan exponáltak. Ezt a néhány száz
órányi expozícíót összeadva
az égnek ezen a "kicsiny" területén temérdek
galaxist találtak. Ez annyit jelent, hogy a Hold által
lefedett területen kb. 1 millió galaxis van. Ezek a leghalványabb
galaxisok, amelyeket valaha láttunk, és a távolság
miatt ezeket szinte a keletkezésük pillanatában
látjuk, ahogyan kezdenek felépülni az alkotóelemeikbõl.
A Hold átmérõje körülbelül fél
fok, a teljes égbolt 405ezer négyzetfok, tehát
kb. 160 ezer holdnyi felület kellene ahhoz, hogy az egész
eget letakarja. Így aztán közel 1 trillió
galaxis tudnánk megmérni, hogy ha az ûrtávcsõ
elég hosszú ideig állna a rendelkezésünkre
ahhoz, hogy az egész eget feltérképezzük.
-Nemrégiben arról szóltak tudósítások, hogy megtalálták azt a "kritikus tömeget", amely képes leállítani az univerzum tágulását. -Az univerzum tágulásából, illetõleg ennek a tágulásnak a lassulásából nagyjából meg tudjuk becsülni, hogy mennyi az univerzum összes tömege vagy mennyi a sûrûsége. Létezik egy sgynevezett kritikus tömeg vagy kritikus sûrûség, mely éppen arra elég, hogy a végtelenben leállítsa az univerzum tágulását. A nemrég végzett, nagy pontosságú deutérium-mérés alapján úgy tûnik, hogy ennek a tömegnek vagy sûrûségnek csak az 1/10-e lehet abban az atomos formiban, ahogyan mi az anyagot ismerjük. Tehát ha az univerzum tágulása leáll, akkor anyagának a 9/10-e valamilyen más formájú anyag kell hogy legyen. Ezt sötét anyagnak is nevezik, mert egyszerûen nem bocsát ki fényt, és igazából nem tudjuk, hogy ez mi. Errõl nagyon megoszlanak a vélemények. Néhány év múlva ennek a mennyiségét meg fogjuk tudni mérni, de azt, hogy pontosan mi ez a sötét anyag, azt valószínûleg még 20-30 évig nem fogjuk tudni. Ma arra gondolnak a fizikusok, hogy ez a sötét anyag valamilyen elemi részecske, amely az univerzum elsõ három percénél is sokkal korábbi korszakából maradt vissza, és azóta olyan gyenge a kölcsönhatása az anyag többi részével, hogy teljesen külön komnponensként éli világát, és egyedül a gravitáció révén érezteti a hatását. -Közelebbrõl nézve mit jelent esetedben a kozmosz
kutatása? Jelenleg min dolgozol? -Mi a legfõbb vonzerõ számodra a kozmosz kutatásában?. -Engem alapvetõen az univerzum szerkezete érdekel; az, hogy hogyan alakultak ki ezek a struktúrák. Milyen fizikai folyamat diktálta éppen ezt a méretet? Hogyan fejlõdnek az idõben? Hogyan alakultak ki a "falak", és a korai univerzum melyik fázisából erednek? Ha megnézzük az univerzumban a galaxis-eloszlásról készült fényképeket, hihetetlen szépnek találjuk õket. Olyan benyomása támad az embernek, mint amikor a hullámokat nézi vagy a tüzet. Valamiféle atavisztikus érzés ez, és talán ez az oka annak, hogy más tudományágakhoz képest a csillagászat sokkal mélyebben ragad meg mindenkit; a széles nyilvánosság számára mind a mai napig a legnépszerûbb tudomány. Mert az embereknek van valamiféle õsi kötõdésük a mindenséghez: ahogy a vízparton vagy a tûz mellett ültek és nézték közben a csillagos eget, ez olyan mély atavisztikus élmény volt, hogy ez a mai napig mindenkiben megmaradt. És érdekes, hogy lehetséges valamiféle matematikai kapcsolat ezek között, amely a rendezettségnek és a rendezetlenségnek az arányával függ össze. Ha a természetben megnézzük a véletlenszerû jelenségeket, mint pl. a partvonalak, a sziklák, vagy akár a fák alakját, igazából valamennyi önmagához hasonló. Hogyha ránézünk egy fényképre, amely egy fáról, vagy akár csak egy levelek nélküli kicsi ágáról készült, rögtün meg tudjuk mondani, hogy ez éppenséggel egy tölgyfa. És sokszor még azt sem tudjuk megmondani, hogy ez a fának mekkora része, hogy ez egy ici-pici vagy egy egészen nagy ága, ha nem látunk mellette valamit, amihez viszonyítani tudjuk. Ugyanez a helyzet a galaxisok eloszlása vagy a hullámok esetében. Ha a szemünk elé kerül egy fénykép, amelyen csak hullámok látszanak, akkor nem tudjuk megmondani, hogy ez egy 10 méteres hullám az Atlanti-óceánon vagy egy fél méteres hullám a Balatonon. Létezik ilyen hasonlóság a természet különbözõ nagyságrendjeinek jelenségei között. Valmely tekintetben az energia- vagy információtartalom ezeken a különbözõ skálákon viszonylagos szabályosságot vagy törvényszerûséget mutat. Számomra úgy tûnik, hogy valamilyen értelemben az agyunk hozzáhasonult a környezõ természethez. Az érzékszerveink mintha lényegében ennek az igénynek felelnének meg, amikor a hasonló mintázatokat találjuk szépnek. És ezért szép a galaxis-eloszlás is. Számomra legalábbis nagyon szép. -Az univerzum, az univerzális harmónia "földi" megfelelõjének régtõl fogva a zene számít. Kozmológusként és zenészként hogyan ítéled meg kapcsolatukat? -A zene és a kozmosz nagyon jól megférnek egymással,
valójában rengeteg a közös bennük. Ilyen
ennek az említett rendnek és rendezetlenségnek
a megléte. Például azokat az egyszerû matematikai
módszereket, amelyekkel most az univerzum szerkezetét
analizáljuk, az öcsémtõl tanultam, aki ugyanezzel
a módszerrel akkor a Korg részére fejlesztett
egy digitális zongorát. Azt a jelfeldolgozó eljárást,
amelyet õ használt a hangok elemzésére,
ma a galaxisok szerkezetének kutatásában használjuk.
Néhány évvel ezelõtt írtunk egy
cikket , amely elég nagy port vert föl: az univerzumban
egy tûsugár mentén galaxis-katalógust készítettünk.
Ezt vizsgálva kiderült, hogy csak elvétve találtunk
galaxisokat, és köztük óriási üregeket
pontosan úgy, ahogy Zeldovics megjósolta. Valójában
azért is csináltuk, hogy megnézzük: ez a
"nagy fal" ismétlõdik-e. És igazából
ez derült ki; a galaxis eloszlásban ezek a csúcsok,
ezek a sûsûsödések rendkívül szabályosan
követték egymást. És a távolság
köztük 300 ezer fényév volt! 1998 |