A sötét energiát nem látjuk, csak a hatásait mérjük – Interjú Detre Örs Hunor űrkutatóval

Nagyapja Detre László csillagász volt, akiről kisbolygót is elneveztek, és aki Berlinben tanult Max Plancktól és Albert Einsteintől, nagymamája pedig Balázs Júlia, az első magyar női csillagász. Mennyire predesztinálta a pályaválasztását a családi háttér?

Először elektrotechnikus akartam lenni. Kiderült, hogy színtévesztő vagyok, de ettől még nyugodtan mehettem ilyen irányba egyetemre. Valahogy éreztem, hogy az elektronika önmagában száraz lesz nekem. Aztán elolvastam Az első három perc című könyvet, és éreztem, hogy nem is hülyeség ez a csillagászat. Műszeres űrkutató lettem, azaz a csillagászat azon oldala érdekelt, hogy miként tudunk egyre jobb műszereket készíteni. Édesanyám szerint a gépek szeretete már gyerekkoromban megjelent, ugyanis hét hónapra születtem, és inkubátorban voltam – az anyai öl helyett gépek vettek körül. Tudományos légkörű családban nőttem fel, de míg nagyszüleim és édesapám „telivér” elméleti kutatók voltak, én műszeres vagyok, mondhatni „félvér” – egy picit más szakma, kell hozzá a műszaki beállítottság.

Vegyészekről el tudjuk képzelni, hogy gyerekkorukban felrobbantották a garázst. Ön kiskorában hogyan készült erre a pályára?

Nyolcéves korom óta különböző LED-villogókat ácsoltam, és amikor meglátták az osztálytársaim, mindegyik meg akarta venni, ezzel gyűjtöttem a zsebpénzemet. Már gyerekkoromban ilyen barkácsoló voltam, mindig össze kellett raknom valamit, bármi is legyen az. Manapság robotokat nyomtatok ki, a szoftverüket írom meg hobbiból. Nagyon érdekes problémákba ütközik ilyenkor az ember. Nem is annak a szeretete hajt, hogy valami működik, hanem hogy meg tudom-e csinálni. A műszeres lét nemcsak a szakmám, hanem kedvtelésem is.

Második diploma után jött a Max Planck Intézet (Max Planck Institute for Astronomy), majd hamar felkérték a James Webb űrteleszkóppal kapcsolatos fejlesztés egyik vezetői posztjára.

A fizikus szakdolgozatom témája kötődött az édesapám interdiszciplináris és nagyon elméleti témájához: a földtörténet legpusztítóbb és geológiailag legkülönösebb perm-triász kihalása volt a szakterülete. Második egyetemem alatt folyamatosan mérnökként dolgoztam, mert a tudós szakma régen nem volt túlfizetett, és most is picit alulfizetett itthon. Akik a tudományban dolgoznak Magyarországon, azok mind fanatikusok – ez régebben még inkább így volt. Számomra egyértelműnek tűnt, hogy dolgoznom kell az egyetem mellett.

A szakdolgozatom után döntenem kellett, a tudománnyal foglalkozom továbbra is, vagy visszamegyek az iparba. Erre mondta a témavezetőm, hogy márpedig te nem mész sehova: ha elmész az iparba, akkor az életben nem kapunk vissza, úgyhogy szerzek neked egy állást. Beadtuk hat helyre az életrajzomat. Nem állásra jelentkeztünk, csak elküldtük és vártunk. Két helyről visszaírtak, Franciaországból és a Max Planck Intézetből. Utóbbiból azt, hogy nagyon kellenék, csak nincs pozíció. De átadják a jelentkezésemet egy műszeres csoportnak, oda pont jól jönne a csillagász végzettségem is. Miközben a franciaországi hellyel ment az egyeztetés, és már a fizetésnél tartottunk, egyszer felhívott a későbbi főnököm: két nap múlva ki tudnék-e repülni interjúra Németországba? Pánikomban nemet mondtam, de végül egy hét múlva odautaztam. A főnököm és a Miri (Mid-Infrared Instrument) akkori elektronikai vezetője vett részt rajta. Reggel tíztől délután háromig folyamatosan interjúztattak. Három hét múlva jött az e-mail, hogy mit szólnék egy március végi, április eleji kezdéshez. Az eredeti felállás az volt, hogy ha nagyon jó vagyok, egy-két éven belül átvehetem a pozíciót. Két hónap múlva egy meetingen azt mondták, hogy Örs, állj fel egy pillanatra! Akkor bemutatnánk a Miri új elektronikai vezetőjét. Én csak pislogtam.

Kemény volt, az első egy évben nem voltam kész a pozícióra. De nagyszerű kollégáim voltak, egyből elfogadtak. Mindent beleadtam, ami csak kellett! Csak egy év múlva éreztem, hogy igazán a helyemen vagyok. Ennél mélyebb vízbe nem lehet lökni valakit, mint hogy a világ legnagyobb űrkutatási projektjében vezetői pozícióban legyen közvetlenül az egyetem után. Utólag úgy érzem, megfeleltem.

Mitől egyedi a James Webb-űrteleszkóp, és mit csinál a Miri?

Csillagászatban a méret a lényeg. Minél nagyobb a fénygyűjtő terület, értelemszerűen annál több fényt gyűjt, és ugyanez a felbontást is determinálja. Minél hosszabbak a hullámhosszok, annál rosszabb a felbontás, egyre nagyobb távcsövet kell csinálni azonos eredményhez. A Hubble-űrteleszkóp – amit akár elődnek is nevezhetünk – főleg vizuális hullámhosszokon működött. A vizuálisnál hosszabb hullámhosszokhoz – közeli és közép-infravörös tartományban – nagyobb teleszkóp kell, mert a célunk a Hubble-el azonos felbontás. A Hubble épp csak belefért az űrsikló rakterébe. Ennél nagyobbat nem lehet egyetlen rakétába sem belerakni. Tehát össze kell hajtogatni… Ezeket a szerkezeteket teljes megbízhatósággal, optikai pontossággal kibontani nagyon nehéz feladat. A mechanika minden űrmisszió Achilles-sarka. Ez az, ami el tud romlani, beragadni stb. Épp ezért nagyon sok technikai újítás és teszt kellett, hogy százszázalékosan működjön. Egy hiba, és a teljes misszió kudarc. Ezért kellett ilyen sokat várni a James Webb működésére. New Generation Space Telescope-nak is hívták, pont azért, mert az űrben nyílik ki. Ilyen nem volt még, nem mertünk ilyet csinálni eddig. A tudományos társadalom egy része egyébként egészen a sikeres indításig nem hitt benne, hogy működni fog. De működött! Annál is jobban, mint amit mi reméltünk.

Négy darab tudományos műszer van a James Webb-űrteleszkópon, ebből három közeli infravörös műszer, és az egyetlen közép-infravörös a Miri – ennek még hosszabb a hullámhossza. Hátránya, hogy a teleszkóp saját sugárzása is zavarja. Ezért le kell hűteni aktívan hét Kelvin-fokra, miközben a többi műszer negyven-ötven Kelvin-fok körül működik. Olyan, mint egy svájcibicska. Nemcsak képet tud alkotni, koronagráfként is használhatjuk, vagyis ki lehet takarni egy központi csillagot, hogy a körülötte keringő bolygók látsszanak. De a képalkotásnál a csillagászoknak fontosabb a spektrográfia. Ismerjük, ahogy egy prizma felbontja a szín összetevőire a fényt. A spektrográf lényegében ezt az „infravörös szivárványt” fotózza le. Ebből lehet megtudni, hogy egy adott ponton milyen anyagok milyen állapotban vannak jelen egy például épp születő csillag környezetében vagy egy távoli galaxisban. A Mirinek ezért van egy alacsony és egy közepes felbontású spektrográfja is. Utóbbi egyszerre képet is alkot a spektrális információ mellett – ilyen műszer még nem is repült soha.

Sokáig tartott az összeszerelés, majd a fellövés, és az első képek megjelenése között is sok idő telt el. Mennyi idő egy fénykép elkészítése?

A nyers adatok pár óra alatt megérkeznek, és csak számunkra elérhetővé válnak. Az észlelés vezető kutatója és csapata megkapja az adatokat. A földi tesztek alatt csak szimulált űrközegben használhattuk a tudományos műszereket. Viszont múlt tavasszal végre először mérhettünk igaziból, vagyis az űrben. Ilyenkor rögtön észrevesz az ember olyan dolgokat, például detektoreffektusokat, amiket a földi tesztek alatt nem. Egyébként meglepően jól működött szinte minden elsőre, annak ellenére, hogy túl vagyunk az első meghibásodáson is. Mondhatni megnyertem a lottót. Ez a meghibásodás a Miri egyik mechanikája volt, aminek épp én voltam a szakértője. Így nekem jutott a hálátlan feladat, hogy kimondjam: leállítjuk a Mirit. Ebből egy két hónapos nyomozás, problémamegoldás lett, amit az én tesztjeim vezettek. Természetesen sikerült megoldanunk. Ennek ellenére az egész műszer jobban működött, mint vártuk. A legelső publikus fotókon egy hónapig dolgozott egy zárt csoport. A részletek annyira titkosak voltak, hogy a beüzemelési csoportból csak egy-egy ember ismerte ezeket a színes, szagos, gyönyörű képeket. Ezen szűk csoport tagjaival külön titoktartási szerződést írtak alá. Az egy hónapból egy hét volt a tudományos kalibráció, utána pedig a színeket állították be. Ezek hamis színes felvételek, valójában infravörösben készült a kép, abból kell egy normál RGB-képet készíteni, és az Photoshopban történik. Egy szemnek egyébként sem látható színtartományt kell egy szemmel érzékelhető, szép színtartománnyá alakítani. A tökéletes végeredményhez ezzel több idő megy el, mint gondolnánk.

A Miri tehát olyan dolgokat fotóz le, amit szabad szemmel nem látunk?

Igen. Két dologban tud nagyot alkotni: amit említettem már, ködökbe belelátni, hogy mi folyik ott. A másik a legtávolabbi galaxisok megfigyelése. Ezek olyan gyorsan távolodnak, hogy a doppler és kozmikus vöröseltolódásuk még az UV-fényt is infravörösbe tolták el. Gyakorlatilag ugyanúgy, ahogy a szemünk nem látja a tévé-távirányító infravörös fényét, a Hubble-űrteleszkóp sem látja ezeket a galaxisokat. Ahogy a ködöknél a legfiatalabb csillagok, a csillagszületési zónák meglátása a cél, itt a hihetetlenül távoli, a látható univerzumunk szélén található első, fiatal galaxisok megfigyelésére szolgál a James Webb-űrteleszkóp. Miért a legelső galaxisok ezek? A nagy térbeli távolság nagy időbeli távolságot is jelent a csillagászati képeken. Ugyanis több mint 13 milliárd évig kellett utaznia a fénynek, hogy a távcsövünkbe juthasson. Azaz a képek minden egyes fotonja az ősrobbanás után csupán pár száz millió évvel indult el, hogy most a James Webb detektoraiba ütközzön! Így a Miri valójában a távoli múltba lát vissza, amikor ezeket a nagyon fiatal, az univerzumunk kezdetekor keletkezett galaxisokat figyeli meg. Hasonlóan a napunkból érkező fénynek nyolc percre van szüksége, hogy a Földig elérjen. Ezért valójában a napra nézve azt látjuk, hogy nyolc perce hogyan nézett ki. A holdnál ez körülbelül egy másodperc.

Van határa annak, meddig láthatunk el?

Van egy gömb körülöttünk, amin túl nem láthatunk, mert az ott lévő galaxisok már az univerzumunk kezdetén annyira eltávolodtak, hogy fényük soha nem érhet el minket. Az ősrobbanás után volt egy inflációs korszak, amikor a tér gyorsabban tágult, mint a fény: azok a galaxisok, amik ekkor „elrohantak” előlünk, örökre láthatatlanok nekünk. Utána ez tovább folytatódott. Ekkor a csillagászok észrevették a sötét energiát, ami valahogy „tolja” szét az univerzumunkat. Vannak olyan galaxisok, amelyek időközben rohantak el tőlünk úgy, hogy ezek fényét sem látjuk már soha. Ahogy a milliárd évek majd telnek, ezek a most még látható galaxisok is eltűnnek majd a szemünk elől. Kirohannak ebből a képzeletbeli burokból, amit látható univerzumnak nevezünk. Azt már nagyjából tudjuk, hogy ez a látható univerzum mekkora. De fogalmunk sincs, hogy mennyivel nagyobb a teljes univerzum, amit nem láthatunk. A látható univerzum is szó szerint csillagászati nagyságú. Ehhez képest felfoghatatlanul nagy a nem látható, teljes univerzum. Méretére csak modellbecslések vannak. Jelenleg ezeket bizonyítani nem lehet.

Egyes születendő csillagoknál tudjuk, mi lesz a későbbi sorsuk, vagy csak arra hagyatkozhatnak a csillagászok, amit a Miri érzékel?

A csillagfejlődésnél nagyságrendileg tudjuk, hogyan alakulnak ki a csillagok, itt a modellek finomhangolásáról van szó. A világmindenség tömegének csak öt százalékát látjuk. Ezek a csillagok, gázködök, fekete lyukak stb. Vannak olyan területei a csillagászatnak, ahol konkrétan a sötétben tapogatózunk – ilyen a sötét anyag és a sötét energia kérdése. A látható világegyetem túlnyomó részét ez a kettő alkotja, tizenkilenc huszadát teszi ki. Nem látjuk, csak a hatásait mérjük. Vannak már ötletek, de fogalmunk sincs, hogy micsoda ez a kettő. Annyit tudunk, hogy a sötét anyag a galaxisok mozgását egyértelműen és mérhetően módosítja, gravitál, de más interakciója nincs az anyaggal – bizonyos galaxisokban sok van belőle, valamelyikben igen kevés. A sötét energia nem húz, mint a gravitáció, hanem tol – az univerzum nem lassulva, hanem gyorsulva tágul, mintha valami széttolná. Olyan méréseket végezhetünk a James Webbel, ami segíthet, hogy közelebb kerüljünk a megoldáshoz.

Az interjú folytatása a Magyar Kultúra magazin 2023/4. számában olvasható.

A Magyar Kultúra magazin további tartalmai itt érhetőek el, a lap előfizetésére vonatkozó információk pedig itt találhatóak.

Fotók: Kurucz Árpád