• Magyar tudósok megtalálták a Világ Legnagyobb Semmijét – írtuk pár nappal ezelőtt az MTA híre nyomán.
• A felfedezést felkapta az egész világsajtó, sorra jelennek meg cikkek a hatalmas lyuk felfedezéséről.
• Ez a lyuk olyan hatalmas, hogy a rajta áthaladó fény az univerzum életkorának több mint tíz százalékát ott tölti.
• De miért érdekes ez?
• A Hawaii Egyetemen nemzetközi kozmológiai kutatócsoportjának vezetője Szapudi István.

A hét tudományos híre egy szupergalaktikus struktúra felfedezése volt. A szupergalaktikus struktúra tényleg hipernagyszerűen hangzó kifejezés, de talán még a csillagászati híreket lelkesen követő újságolvasók számára sem egyértelmű, mitől jelentős ez a felfedezés.

Egyáltalán, mit jelent az, hogy szupergalaktikus struktúra?

A kifejezésből a szupergalaktikus csak annyit jelent, hogy nagyobb mint egy galaxis. Általában a szupergalaktikus struktúrákat voidokra, clusterekre és filamentekre szokás osztani. Szapudi szerint egyikre sincs igazán bevett, jó magyar kifejezés, bár ő bátran fordítaná ezeket üregként, fürtként és rostként, de ezek egyelőre nem terjedtek el.

A szupergalaktikus jelző nagyjából minden voidra igaz: a void a tér egy olyan része, ahol az átlagosnál jóval kevesebb galaxis van. (Ez persze csak a felületes leírása, a voidok több pontos definíciója is létezik, egy voidot tipikusan valami konkrét algoritmussal szokás definiálni, ami megkeresi a galaxisok eloszlásában az alacsony sűrűségű helyeket). Ez a most felfedett void pedig ennél is több, egy szuperstruktúra.

„A super structure azt jelenti, hogy még annál is nagyobb voidokról van szó, mint amiket tipikusan észlelünk. Ez a szupervoid egy nagyságrenddel nagyobb, mint egy tipikus void, a rajta áthaladó fény az univerzum életkorának több mint tíz százalékát ott tölti.”

A kozmikus háttérsugárzás fotonja akkor indult el, amikor az univerzum még csak néhány százezer éves volt. Ma pedig 13,7 milliárd éves. Ennek több mint egytizedét ebben a szupervoidban tölti a foton, mivel a void mérete több mint 1,8 milliárd fényév.

A mostani kutatásokat még egy 2004-es felfedezés ihlette. Akkor az ősrobbanás egyik legfontosabb bizonyítékaként szolgáló háttérsugárzásról készül hőtérképen nehezen megmagyarázhatónak tűnő hideg foltot találtak. A Cold Spot Szapudi egyik fő kutatási területe. Az anomális terület rengeteg hipotézist szült már, exotikus fizikát, texturát vagy egy másik univerzumba vezető portált is feltételeztek már a helyén.

„Az egyik legprózaibb, de nekem mindig is szimpatikus magyarázat az, hogy egy nagyon nagy void okozza az úgynevezett ISW (Integrated Sachs-Wolfe) effektus miatt. Ráadásul ez az effektus a sötét energia miatt okoz csak hidegfoltokat, és ezért az ilyen megfigyelések a sötét energia közvetlen megfigyelésének is tekinthetők. Ezért kerestünk ott egy voidot, ahol végül meg is találtuk. Természetesen az nem száz százalék, hogy a cold spotot ez a void okozza. Ezt még nem tudtuk kimutatni, csak azt, hogy egy ritka objektum egy másik ritka objektummal egy vonalban van, aminek nagyon kicsi az esélye, ha nincs közük egymáshoz.”

A kutatás tehát ebbe az irányba a folytatódik: a cold spot és a szupervoid összefüggését keresik. Szeretnének egy háromdimenziós térképet csinálni a teljes égboltról (jelenleg csak a cold spot iránya van meg), mert akkor kísérletileg meg lehet majd állapítani, hogy mennyire ritka szerzet ez a supervoid, amit találtak.

„Már 2008-ban statiszikai módszerekkel bebizonyítottuk, hogy a voidok tényleg leképeződnek a kozmikus háttérsugárzásra, jobb adatokkal ezt az egész égboltra meg lehet ismételni, még akkor is, ha nem is találunk további ilyen nagy voidokat.”

Egy ilyen katalógus összeállítása nagy munka, de utána rengeteg további lehetőséget nyílik meg. Ezek közül elsősorban azokkal fognak foglalkozni, amelyek sötét energiával, a kozmikus neutrinohányaddal és neutrinotömeggel kapcsolatosak, azaz a galaxisok eloszlásából meghatározható legérdekesebb fizikai problémákkal.

És hogy miért pont Hawaii? Mert csillagászati megfigyelés szempontból ez a világ legjobb helye (Chile mellett, de onnan „lefelé” lehet nézni). Főleg a légköri viszonyok és a relatíve alacsony fényszennyezés miatt. Az óceánból 4200 méterre emelkedő hegyoldal és a stabil időjárás nagyon kevés turbulenciát okoz a légkörben. A seeing nevű mérőszám mutatja meg, hogy egy adott éjszaka a pontszerű csillagokat a teleszkóp mekkorának lát. Ez az érték Hawaii-on rutinszerűen eléri az egy szögmásodperc alatti értékeket, sőt gyakran a fél szögmásodperc is lehet, míg egyéb helyeken a két szögmásodperc már jó értéknek számít. Magyarul itt sokkal több csillagot lehet látni, illetve kétszer-négyszer élesebb képeket lehet készíteni, mint tipikus, de még mindig elég jó megfigyelőhelyeken.

Szapudi István 2001 óta dolgozik Hawaii-on. Korábban az ELTE fizikus szakán végzett, a diplomamunkáját Szalay Sándornál írta, és nála is doktorált, de már a Johns Hopkins Egyetemen. (Szalay az egyik legelismertebb magyar tudós, kozmológus, a Johns Hopkins professzora; a hetvenes években még Magyarországon a Panta Rhei progresszív jazzrock formáció gitárosa volt.) Azóta is külföldön dolgozik, a Chicagói Egyetem után a brit Durham Egyetem, majd a torontói CITA kövezetkezett. Innen jelentkezett Hawaii-ra, ahol adjunktusként kezdett, 2009 óta pedig professzor.

Egyik kutatási területe a cold spot és általában a voidok hatása a kozmikus háttérsugárzásra, a másik pedig a térbeli statisztika alkalmazása az univerzum nagyléptékű szerkezetének vizsgálatára, és ebből kozmológiai paraméterek becslése. Ezen kívül a kozmológia minden területén dolgozik, kozmikus háttérsugárzástól a galaxiskatalógusokig:

„A kozmológiában pont az a szép, hogy a fizika és a csillagászat sok területe egyesül benne, ezért soha nem lehet unalmas.”

A projektet, ami hatalmas érdeklődést váltott ki a világsajtóban is, Szapudi irányította, mindez egy közel 10 éve tartó kutatási program része, amiből már három PhD is született. A legutóbbi épp Kovács Andrásé. Ő volt az, aki azt a katalógust előállította, aminek segítségével három dimenzióban fel tudták térképezni a Cold Spot irányába az univerzumot. Ehhez a PanSTARRS1, azaz a sajat, Hawaii-i és a WISE, azaz a NASA katalógusait kellett összeilleszteni és megbecsülni a galaxisok távolságát többféle optikai és infrared színek alapján egy mesterséges intelligenciára épülő algoritmus segítségével.