Egy 111 éves rejtély megoldása
Prof. dr. Kolláth Zoltán, az ELTE Berzsenyi Dániel Pedagógusképző Központ Savaria Fizikai Tanszékének egyetemi tanára az eredményt a franciaországi Banyuls-sur-merben szeptember 3–7. között megrendezett Az oszcilláló csillagok fizikája című konferencián mutatta be több, mint száz csillagász előtt.
A megoldott probléma látszólag viszonylag egyszerű.
A csillagok jelentős része folyamatos lüktetésben van. A ciklikusan kitáguló és összehúzódó csillagok fénye változik, ez viszonylag könnyen megfigyelhető, a rezgések pedig – hasonlóan mint ahogy az ultrahang információt ad az anyaméhben lévő magzatról – sok mindent elárulnak az égitestek belsejéről, A csillagok rezgéseinek mechanizmusa jól ismert, viszont vannak köztük olyanok, amelyeknek a viselkedése különösebb a társaiknál és nehezebben értelmezhető. Szergej Blazskó orosz csillagász 111 éve 1907-ben publikálta azt a megfigyelést, amely szerint egy csillag lüktetése nem szabályos, hanem a lüktetés erőssége maga is periodikusan változik. Később sorra fedezték fel a hasonlóan viselkedő égitesteket az RR Lyrae csillagok között, a Kepler-űrtávcső jóvoltából pedig nagyon pontos megfigyelések születek még több ilyen objektumról. Annak ellenére, hogy sokan próbálták megfejteni, mi okozza a felfedezőről elnevezett jelenséget, 111 évig nem sikerült rájönni a helyes megoldásra.
A „normális” rezgések fizikája jól ismert, azonban a Blazskó-effektus magyarázata napjainkig rejtély maradt, hiába próbálkoztak a csillagrezgések legjelesebb kutatói a megoldással. Kolláth Zoltánnak sikeredett először olyan számítógépes modellt készíteni, amely mutatja a hatást. A jelenség kulcsa a csillag alaprezgésein kívül egy olyan másik oszcilláció, amelynek a ritmikája pont olyan, hogy a fő rezgés éppen kettőt dobban, míg a másik kilencet. A csillag két hangjának 9:2 arányú rezonanciája a jelenség kulcsa, a két oszcilláció összjátéka okozza a modulációt. Erre a rezonanciára hétköznapi példák is vannak: egy híd belenghet, ha a katonák a híd saját ritmusával azonos ütemben menetelnek, de hintázni is ezért tudunk külső segítség nélkül.
A csillag fényváltozásának ezen másik szereplőjét éppen Kolláth Zoltán és floridai kollégája, Robert Buchler fedezte fel elméleti modellekben 1997-ben. Akkor még nem volt világos, hogy a tényleges csillagokban szerepet játszik ez a rezgés, de megjósolták fontosságát. 2010-ben az ELTE professzora és tanítványai, Szabó Róbert és Molnár László találták meg a kapcsolatot a Kepler-úrtávcső megfigyeléseiben talált egyik jelenség és az említett 9:2 rezonancia között. Ez alapján a floridai–magyar kutatópáros már 2011-ben megjósolta, hogy ez a folyamat lehet a jelenség hátterében, de az igazolásért 2018-ig kellett várni. Sajnos Robert Buchler (1942–2012) ezt az eredményt már nem érhette meg.
Kolláth Zoltán a részletekről szólva elmondta: „Az idén sikerült olyan számítógépes modellt létrehoznom, ami természetes módon produkálta a Blazskó-effektusnak megfelelő modulációt. Ráadásul a számolás eredménye nagyon szigorú megfigyelési tényeknek is megfelel: a modell rezgései a csillag belsejében óraműszerűen pontosak, csak a legkülső helyeken jelenik meg. Megint csak a két rezgési állapot ritmusának 9:2 arányú kapcsolata a kulcs. Mindez azért lehetséges, mert a jelenségért felelős gyorsabban lüktető különleges rezgési állapot maga is a felszínen koncentrálódik – a trombita szűkületének megfelelő határ a csillag legkülső részére esik, és ez az, ami a jelenség fő motorját a csillag légkörének is a legkülső részébe zárja. A 111 éves rejtély megoldásának ez a szépsége: egy viszonylag egyszerű folyamattal sikerült nem várt módon megoldást találni. A puzzle elemei egy lépéssel a helyükre kerültek, az alapvető mechanizmust ismerjük. De maradt munka a továbbiakra is: a modelleket tovább kell tökéletesíteni ahhoz, hogy a megfigyelések apró részleteit is pontosabban megértsük.”
A rejtély megfejtésében jelentős szerepet játszottak más hazai kutatók is, akik 2017-ben és 2018-ban megjelent publikációikban kimutatták, hogy a csillag belső része óraműszerűen rezeg, csak a légkörük legkülső részében jelenik meg a lassabb változás. A most talált elméleti magyarázatnak éppen az az egyik szépsége, hogy természetes módon magyarázatot ad erre a kettősségre is.