Ragyogó galaxisok

Ha jól tudom, eredetileg operatőr szeretett volna lenni. Miért döntött a fizika, majd később az asztrofizika és a csillagászat mellett?
Valóban. Lenyűgözött a vizuális élmény a moziban, ezért vonzott az operatőri szakma gyerekkoromban, de szerettem a csillagászatot már akkor is, lelkesen hallgattam az „Ég és föld” könyvet esti meseként. Később általános iskolában megutáltam a fizikát, száraz, unalmas információrengeteg volt az egész. Valójában maga a tudományos módszer lett volna érdekes: megismerni, hogyan lehet mérésekkel és észérvekkel megérteni konkrét jelenségeket. De nekünk csak a végeredményt tanították, ami önmagában érdektelen, így a matematika felé tolódtam. A Fazekasban gimnáziumi fizikatanáromnak, Horváth Gábornak és a KöMaL (Középiskolai Matematikai Lapok) fizika rovatának köszönhetem, hogy mégis fizikus lettem. Horváth Gábor – vagy Higany, ahogy neveztük – fizikai versenyfeladatokkal ösztönzött minket önálló gondolkodásra. Nagy tekintélyt és jó jegyet jelentetett, ha valaki sok KöMaL-feladatot küldött be rendszeresen. Ha ismeretlen fogalmak kerültek elő a feladatokban, annál nagyobb kihívás volt, hogy az ember könyvekből megértse a témakört és megtalálja a célravezető gondolatmenetet, a rejtély kulcsát. Rájöttem, hogy a fizika éppoly érdekes, mint a matematika, ráadásul létező folyamatokat ír le, és ettől még izgalmasabb. Az ELTE fizikus szakán sok minden érdekelt, lenyűgözött Frei Zsolt asztrofizika bevezető kurzusa. Láttam, itt szó szerint a legnagyobb problémákról van szó, az egész Univerzum nagyskálás működésének megértése a cél. Asztrofizika szakirányt választottam, ugyanekkor szilárdtestfizikából, pontosabban mezoszkopikus fizikából TDK-ztam, Cserti Józsefnél. Felüdülés volt a legnagyobb és a legkisebb skálák között mozogni, de végül maradtam az asztrofizikánál. Az asztrofizikában rengeteg alapvető megoldatlan probléma van, amelyek a technológia rohamos fejlődésével csak most válnak elérhetővé, nagyon izgalmas az áttörések részese lenni.  

2008-ban Junior Prima díjas, 2009-ben a NASA tíz ösztöndíjasának egyike lett. Hogyan került a fizika szakról és a Bolyai Kollégiumból a Harvard Egyetemre és a Princetonra?
Nem egyenesen. Már egyetemistaként igyekeztem nyaranta külföldön szerencsét próbálni. Harmadévben, 2002-ben ismeretlenül írogattam e-maileket kutatóknak, míg valaki válaszolt; épp a legjobb helyről. A Harvardról Matt Holman hívott meg és égi mechanika témakörben ajánlott témavezetést a nyárra. Nem tudom, de talán a kiemelkedő Ortvay-versenyeredményem miatt vállalkozott. Hatalmas dolog volt. Következő évben az interneten kinéztem a Kaliforniai Műszaki Egyetem (CalTech) egyetemistáknak kiírt, nyári kutatóprogramját (SURF), ahol a fejlesztés alatt álló, LIGO gravitációshullám detektorral kapcsolatos munkára lehetett pályázni. Szerencsére felvettek, Márka Szabolcs, egy magyar származású ottani kutató lett a témavezetőm. Akkoriban az ELTE-n még senki nem foglalkozott gravitációs hullámokkal, részben ennek a sikeres együttműködésnek köszönhető, hogy sokan felfigyeltek erre a kutatási területre. Azóta Frei Zsolt vezetésével az ELTE a nemzetközi LIGO kollaboráció eredményes tagja. Diplomamunkásként Frei Zsolt és Haiman Zoltán a legérdekesebb ötleteiket adták nekem kidolgozásra. Zoltán New Yorkból, a Columbia Egyetemről távkapcsolatban „témavezetett”. Az egyetem után a doktorit 2004-ben az ELTE-n kezdtem ugyanebben a felállásban, de akkor már többször jártam a Columbia Egyetemen is. A Harvardra végül személyes okból kerültem hosszabb időre: feleségem, Pető Marika, aki azelőtt szintén Bolyai-kollégista volt és az ELTE geológus szakán diplomázott, a Harvardon lett doktorandusz. Követtem őt, így az ELTE-doktorim harmadik évét, majd utána még egy évet egy magyar NKTH Öveges, valamint egy amerikai ösztöndíjjal a Harvardon tölthettem. Óriási inspiráció volt ott dolgozni ismét, produktív időszak volt. 2008-ban Einstein egykori munkahelyén, a princetoni Institute for Advanced Studyban kaptam független kutatói, posztdoktori állást. Feleségem geológus terepgyakorlatán, ahol épp potyautasként voltam jelen, kaptam a hírt, hogy elnyertem a Junior Príma díjat. Pár hónappal később elnyertem a NASA Einstein ösztöndíját is, amit Amerika bármelyik egyetemére vihettem, így egy év kihagyás után ismét visszatértem a Harvardra újabb négy évre. Nem kellett többé ingáznunk, azóta a feleségem ledoktorált a Harvardon, és visszatértünk Princetonba. Kilenc év távollét után fogunk hazatérni nyáron.

A Harvard és a princetoni Institute for Advanced Study a világ csillagászati kutatásainak központjai, mivel foglalkozott az elmúlt néhány évben?
Olyan helyeken dolgozhattam, ahol pezseg a szakmai élet és a legjobb kutatók fordulnak meg, folyamatosan érkeznek a vendégelőadók. A fekete lyukakkal kapcsolatos témák érdekeltek legjobban. A fekete lyukak a nehéz csillagokból, azok összeomlásával keletkeznek. A gravitáció olyan irtózatosan erős ott, hogy meggörbül a téridő, és a fény sem tud kiszökni belőlük, ezért feketék. A fekete lyukak, ha összeütköznek, gravitációshullámokat bocsátanak ki, ezeket a készülő LIGO-VIRGO detektorokkal hamarosan észlelhetjük. A várható asztrofizikai gravitációshullám-források  leírásával foglalkoztam, azokat a rendszereket vizsgáltam, ahol a legvalószínűbb a fekete lyukak ütközése. Vizsgáltam a fekete lyukak közelében keltett elektromágneses sugárzást is. Az óriás-méretű, ún. szupermasszív fekete lyukak körül keringő gázkorongok a galaxisok közepén a legfényesebb fényjelenséget hozzák létre, a kvazárokat. A kvazárok sokszorosan túlragyoghatják az egész galaxist, amelyben lakoznak, megváltoztatják annak szerkezetét. A galaxisképződés az asztrofizika alapvető megoldatlan problémája, de annyi bizonyos, hogy a fekete lyukak fontos alkotóelemei. A fekete lyukakon kívül foglalkoztam további, a relativitáselméletben szerepet játszó jelenségekkel is. Például, hogy hogyan lehet a kvazárok geometriáját a közelükben tranzitoló csillagokkal kimérni, hogyan mozognak a csillagok a galaxismagban, hogyan vándorolnak a gázkorongokban, hogyan nyelődnek el a gravitációshullámok egy gázkorongban, milyen relativisztikus effektusokat kell figyelembe venni az exobolygók leírásánál vagy hogyan használhatók a forgó neutroncsillagok a galaxismag szerkezetének vizsgálatára.

GalNUC projektjét a jövőben a European Research Council támogatja. Milyen kutatásokat tervez a Fizikai Intézetben?
A projektben a galaxismagokat fogjuk tovább vizsgálni újszerű módszerekkel. A galaxismagok a szupermasszív fekete lyukak körüli, csillagoktól és fekete lyukaktól hemzsegő, zsúfolt régiók. Korábbi cikkeimben megmutattam, hogy ezen régiók alkothatják a leggyakoribb gravitációshullám-forrást az Univerzumban. Bevezetünk egy interdiszciplináris módszert ezen asztrofizikai rendszerek leírására. Megmutatjuk, hogy a galaxismagok hatalmas folyadékkristályokat reprezentálnak, amik fázisátalakulásokra is képesek, és vizsgáljuk ennek szerteágazó következményeit. A csoport posztdoktorokból és doktoranduszokból fog állni. A számításokhoz építünk egy új dedikált GPU számítógépklasztert is. A program augusztusban indul, remélem, hogy tanítani is lesz időm, mert fontos lenne minél jobb diákokat, munkatársakat képezni, és ebből további inspirációt meríteni. Jó lenne, ha a projekt zárása előtt – öt éven belül – detektálnánk gravitációs hullámokat, kimérnénk az első gravitációs hullám forrás fizikai paramétereit, ezzel megnyitva a gravitációshullám-asztrofizika korát.