HUN-REN-ELTE Extragalaktikus Asztrofizika Kutatócsoport

Kutatási téma

Két neutroncsillag ütközése nem csak gravitációs hullámokat bocsát ki, hanem az elektromágneses színkép széles spektrumában is megfigyelhető. Ezt először, és eddig egyedüliként a GW170817 esemény során figyelhettük meg, ahol az általunk létrehozott galaxiskatalógust használta számos földi és űrteleszkóp csapata az elektromágneses utófény felfedezéséhez. Egy ilyen észlelés egyedüláló lehetőséget nyújt az Univerzum tágulását leíró Hubble-állandó meghatározására is, ugyanis a gravitációs hullámból meghatározható a forrás távolsága, a galaxis észlelésével pedig annak vöröseltolódása, vagyis távolodási sebessége ismerhető meg, a kettő között pedig éppen a Hubble-állandó teremt kapcsolatot. Ha nem tudjuk meghatározni a pontos forrásgalaxist, vagy olyan eseményünk van, ami nem is bocsát ki elektromágneses sugárzást (pl. két fekete lyuk összeolvadása), akkor is használhatunk egy statisztikai módszert. A forrás helyére a gravitációs hullám alapján tett megszorítások után a galaxiskatalógusban azonosíthatjuk a lehetséges forrásgalaxisokat, és súlyozhatjuk azokat különböző asztrofizikai modellek alapján. Sok hasonló esemény kombinálásával végül egyre pontosabb becsléseket adhatunk a kozmológia legfontosabb paraméterének értékére (Frei, Dálya, Raffai).

A HUN-REN Csillagászati Intézetének munkatársaival közösen fejlesztjük a CAMELOT műhold-flottát, amely a kettős-neutroncsillag összeolvadásokból származó gamma-felvillanásokat lesz képes érzékelni, és ezáltal lokalizálni ezeket a GW forrásokat. Ez a lokalizáció pontosab lehet, mint a fent emlitett, galaxiskatalógus segítségével végzett helymeghatározás. Ezidáig 3 prtotípust sikerült Föld körüli pályára állítani (Frei).

A Pulsar Timing Array (PTA) által nemrégiben felfedezett sztochasztikus gravitációs hullámháttér (GWB) eredmények összhangban vannak az összeolvadó szupermasszív fekete lyuk kettősök (SMBHB-k) populációjából származó becslésekkel.  Az SMBHB-k feltételezésünk szerint galaxisok összeolvadásaiban keletkeznek, amelyek feltehetőleg fényes kvazáraktivitást is kiváltanak. Azzal a hipotézissel élve, hogy minden galaxis összeolvadást nemcsak SMBHB kialakulása, hanem kvazár korszak is követ, legújabb kutatásunkban a közvetlenül az empirikusan mért kvazárfényesség-függvény (QLF) alapján becsüljük a kettősök által létrehozott GWB-t. Az általunk kapott GWB amplitúdója megközelítőleg megegyezik a NANOGrav Collaboration által mért értékkel (Frei, Kis-Tóth).

Kutatócsoportunk tagja a Vera C. Rubin Obsevatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) égboltfelmérő projektnek. Az LSST Galaxis Tudományos Együttműködés keretein belül, fotometriai észlelések során galaxisok geometria tulajdonságainak meghatározásával foglalkozunk. Ezen morfológiai indexek nemcsak a galaxisok oszályozását teszik elhetővé, hanem betekintést nyújtanak azok kialakulásába és fejlődésébe. A nemzetközi együttműködésben több mint 100 külföldi kutatóval egyetemben tudományos és informatikai előkészületeket is végzünk a 2025 második felében induló tudományos megfigyelési program részére (Frei, Kovács).

A csillagászatban jelenleg legfinomabb szögfelbontást megvalósító, a rádiócsillagászatban használt nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) technológiáját felhasználva gyaníthatóan kettős aktív galaxismagokat (AGN), vagy egy AGN és egy környezetéből anyagot nem befogó szupernagy tömegű fekete lyukat tartalmazó objektumokat vizsgálunk. Célkitűzésünk a rádiósugárzás eredetének felderítése halvány rádió-sugárzó AGN-ekben, illetve a központi fekete lyuk aktivitásából és a galaxisban folyó csillagkeletkezésből származó rádiósugárzás elkülönítése (Gabányi).

EREDMÉNYEK

Kutatócsoportunk vezető szerepet játszik a gravitációs hullámok elektromágneses utófényének keresését, és annak kozmológiai alkalmazását lehetővé tevő galaxiskatalógusok létrehozásában és használatában. A GLADE galaxiskatalógust, és újabb verzióit (GLADE+ és UpGLADE, https://glade.elte.hu/) az első gravitációshullám-felfedezések óta használja a LIGO-Virgo-KAGRA kollaboráció ezekre a célokra. A kollaboráció Galaxy Catalogues & Electromagnetic Synergies munkacsoportját Dálya Gergely vezeti. A csoport a katalógusok létrehozásán, folyamatos fejlesztésén és alkalmazásán túl a hagyományos csillagászati megfigyeléseket végző csapatokkal való együttműködés koordinálásában (pl. a GLADEnet platform létrehozása, ami a csillagászok munkáját segíti az elektromágneses utófény keresésénél, https://virgo.pg.infn.it/gladenet/catalogs/) és a szisztematikus hibák kiküszöbölésében (vöröseltolódás-bizonytalanságok, és a galaxisok fényesség szerinti eloszlását leíró Schechter-függvény paramétereinek bizonytalansága) is jelentős eredményeket ért el. Részt vettünk a Hubble-állandó gravitációs hullámokra alapozott meghatározásában, ami a LIGO projekt egyik fő célja. Elsőként végeztük el és publikáltuk nem standard kozmológiai modellek tesztelését gravitációs hullámokkal.

A GRB-alpha egy egységes CubeSat kisműhold gamma-villanások detektálására. 2021-ben elindult Bajkonurból, 2023 végén még mindig stabilan működik, a két és fél éves működés alatt több tucat gamma-forrást érzékelt, a legtávolabbi GRB 10 mrd fényévre történt.

A jövőbeli LSST észlelési adatok feldolgozására elkészítettünk egy a galaxisok morfológiai tulajdonságait elemző (Python) szoftvert. Emellett hallgatók (PhD, BSc) bevonásával vizsgáljuk a galaxisfejlődés kezdeti állapotainak hatását a kialakuló morfológiai tulajdonságokra.  Galaxisdinamikai vizsgálatainkat közlésre fogadták el az Astronomy and Astrophysics folyóiratban: Illés, E.; Jánosi, D.; Kovács, T., Orbital dynamics in galactic potentials under mass transfer, Astronomy and Astrophysics,  2024 (link)

Több, feltehetően kettős szupernagy tömegű fekete lyukat tartalmazó objektumot vizsgáltunk; mind nagy, kpc-es szeparációval, mint szoros, pc-es szeparációval leírható rendszereket. A rádiómérések segítségével sikerült pontosítani több szoros kettős rendszer paramétereit, más esetekben azonban a kettősség mellett alternatív magyarázatot is tudtunk adni az objektum megfigyelt tulajdonságaira, sőt sikerült cáfolnunk a kettősség meglétét néhány objektumnál.

Megmutattuk, hogy a z>4-nél rádiótartományban és röntgen-tartományban is fényes aktív galaxismagok nem feltétlenül blazárok, tehát olyan AGN-ek, amelyek rádiósugárzó plazmanyalábjára kis szög alatt látunk rá. Korábbi, több hullámhosszon végzett megfigyelések alapján a blazárok számaránya nagy z-k esetén nagyobbnak adódott a közeli Univerzumban ismert populációjukhoz képest. Azonban a nagy felbontású rádióméréseink felfedték, hogy ebben közrejátszhatott AGN-ek egy részének korábbi félre-klasszifikációja.

Tagok

	Frei Zsolt egyetemi tanár ELTE honlap
	Dálya Gergely posztdoktori kutató ELTE honlap
	Kis-Tóth Ágnes doktorandusz ELTE honlap
	Kovács Tamás posztdoktori kutató ELTE honlap
	Raffai Péter adjunktus ELTE honlap
	Szentirmayné Gabányi Krisztina Éva adjunktus ELTE honlap

KORÁBBI TAGOK

Elérhetőségek