A napokban készítette első felvételét az égboltról az a WEAVE elnevezésű műszer, melynek tervezésében a CSFK Csillagászati Intézetének kutatói is részt vettek. A négyméteres teleszkópra szerelt egyedülálló spektrográf különlegessége, hogy különálló optikai szálak segítségével egyszerre akár ezer objektumról is tud spektrumot készíteni. A magyar kutatók a Tejútrendszer kémiai fejlődésével, pulzáló változócsillagokkal és távoli galaxisokkal kapcsolatos vizsgálatokban vesznek majd részt.

A Kanári-szigetekhez tartozó La Palma szigetén, egy 2400 méter magas vulkán tetején található a 4,2 méteres William Herschel teleszkóp, ami 35 éve szolgálja a csillagászati kutatásokat. Most egy tíz évig tartó tervező és fejlesztő munka eredményeképp egy csúcstechnológiát képviselő műszer, egy multiobjektum-spektrográf kezdi meg a működését a távcsövön. A WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) nyolc különböző égboltfelmérő programot fog végrehajtani, ezek a csillagok fejlődésével, a Tejútrendszer szerkezetével, galaxisok fejlődésével és kozmológiával kapcsolatos kérdésekre keresik a választ. A következő öt év alatt a kutatók összesen mintegy 12 millió spektrumot fognak rögzíteni a WEAVE-vel különböző csillagokról és galaxisokról. A spektrumok a csillagok, galaxisok, csillagközi és galaxisok közti gáz kémiai és fizikai állapotáról is hírt adnak. A megfigyeléseket az Európai Űrügynökség Gaia űrtávcsövének és a LOFAR rádióteleszkóp-rendszer adataival kombinálva a saját Galaxisunk és távoli galaxisok fejlődéséről kaphatunk információkat. A kvazárokat (nagy tömegű fekete lyukat tartalmazó távoli galaxisok magja) világítótoronyként használva a galaxisok körüli gázanyag térbeli struktúráit és galaxisokkal való kölcsönhatását tanulmányozhatjuk a távoli múltban, amikor az univerzum a jelenlegihez képest 10 milliárd évvel fiatalabb volt.

Hogyan működik a speciális műszer?

A műszer optikai szálakat használ az égitestek fényének vizsgálatához, amik két különböző spektrográfba vezetik a fényt, hullámhosszak szerint felbontva azt. Az így készült képeket nagy méretű CCD-kamerák rögzítik. A WEAVE műszer háromféle üzemmódban dolgozik. Egyikük 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 37-37 optikai szál, ezáltal kisebb kiterjedt objektumok: ködök és galaxisok vizsgálhatók.

A William Herschel teleszkóp a WEAVE műszerrel. A fekete doboz felül az optikai szálakat pozícionáló berendezés, maga a spektrográf a bal oldali szürke dobozban található. Az optikai szálak a távcső szerkezetében futnak (forrás: Sebastian Kramer). Jobbra: 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 égatlasz (optikai szálak).)

Az első, égboltról készült felvételen (azaz a „first light” képen) két 280 millió fényévre található kölcsönható galaxist örökítettek meg, melyek a Pegazus csillagképben találhatók. Az NGC 7318a és NGC 7318b galaxisok a Stephan-féle galaxisötös nevű híres galaxiscsoporthoz tartoznak, amit 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 környezetükben az ultraibolyától a közeli infravörös tartományig. Ezek a spektrumok egyebek között segítenek feltárni a csillagok és a gáz mozgását, a csillagok kémiai összetételét, a gázfelhők hőmérsékletét és sűrűségét. Ezáltal pedig a galaxisok fejlődése és kölcsönhatásuk is tanulmányozható.

ábra A kék, zöld és piros színek a WEAVE-spektrumokból mért sebességeket jelzik a Stephan-kvintett Canada-Francia-Hawaii teleszkóppal készített képén, amin a Chandra-röntgentávcső által detektált forró gáz röntgenfénye is látszik (kék függőleges sáv a kép középső részén). A sebességek azt mutatják, hogy a középső galaxisok közül a bal oldali (NGC 7318b, kék színnel jelölve) egy kései betolakodó, és hátulról érkezik a galaxiscsoporthoz 800 km/s (3 millió km/h) sebességgel. A nagy sebességű kozmikus karambol „kiszippantja” az új csillagok keletkezéséért felelős hidrogéngázt a szóban forgó csillagvárosból. Ez várhatóan jelentősen lelassítja majd a csillagkeletkezést a galaxisban. A WEAVE-vel ennek a galaxisok közötti térbe kiáramló hidrogéngáznak a további sorsát is tanulmányozhatják majd a kutatók. (Forrás: röntgen (kék): NASA/CXC/CfA/E. O’Sullivan, optikai (barna): Canada-France-Hawaii-Telescope/Coelum, WEAVE LIFU: WEAVE Team.)

A WEAVE égboltfelmérés angol vezetéssel, spanyol és holland fő közreműködéssel összesen tíz ország összefogásában valósult meg. A Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Csillagászati Intézetének szakemberei mérnöki tervezéssel támogatták a projektet, a magyar kutatók pedig a Tejútrendszer kémiai fejlődésével, pulzáló változócsillagokkal és kvazárokkal kapcsolatos vizsgálatokban vesznek majd részt. A három téma három különböző Lendület-programhoz kapcsolódik a Csillagászati Intézetben. Az első Maria Lugaro vezetésével már lezárult, a második Szabó Róbert vezetésével utolsó évében tart, míg a harmadik ötéves projekt éppen a napokban kezdődik Kovács András vezetésével. Utóbbi keretében az előzetes adatok minőségellenőrzése és az adatokkal összevethető kozmológiai szimulációk is készülnek.

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

A LIFU előnye a megfigyelések során rögzített információk puszta mennyiségéből adódik. A WEAVE/LIFU a távcső látómezejének kis elmozdításai segítségével mindössze 2 óra alatt összesen 31500 helyen készített spektrumot a galaxisokban és a galaxisok körül. A szálak fényintenzitása építi fel a középen látható galaxisok képét. Az egyes spektrumok (intenzitás minden egyes hullámhosszon; hét példa látható) rengeteg információt szolgáltatnak az egyes helyek fizikai viszonyairól. A két galaxismagnál (jobbra fent) a spektrumok közepesen öreg, egymilliárd éves csillagokra és jelenleg nem zajló csillagkeletkezésre utalnak. A keskeny, csúcsos színképek a jobb alsó sarokban a nagyon fiatal csillagok által több mint 10 000 fokra felmelegített gázra (hidrogén, oxigén, nitrogén, kén) jellemzőek, míg a bal oldali színképekben látható széles, aszimmetrikus csúcsok a gázfelhők közötti turbulens lökéshullámokra utalnak. A WEAVE különösen pontos a hullámhosszak, vagyis a sebességek mérésében. A bal alsó panelen (piros színnel) a nagy spektrális felbontóképességű üzemmódban kapott felvételeken akár 12,8 km/s-os sebességeloszlások is mérhetők. Forrás: WEAVE Team.

Eredeti sajtóközlemény: WEAVE First Light.