×

Siker

Egy 29 éves lány a tudomány új szupersztárja

Becenevén került Albert Einstein és Stephen Hawking társaságába.

Katie Bouman olyan gyorsan robbant be a köztudatba, hogy a róla írt magyarnyelvű Wikipédia szócikkben még nincs fénykép róla.

Örök hírnevet azzal szerzett magának, hogy „lefényképezte a láthatatlant”, a világűr egyik leghatalmasabb és legrejtélyesebb alanyát, a „fekete lyukat”.

A pillanat, amikor sok éves munka után összeállt a fke lyuk képe Katie Bouman képernyőjén (Kép: Facebook)

A pillanat, amikor sok éves munka után összeállt a fekete lyuk képe Katie Bouman képernyőjén (Kép: Facebook)

A feladat olyan, mintha egy Holdra tett narancsot kellene a Földről lefotózni – érzékeltette a helyzetet Bouman egy három évvel ezelőtti konferencián. A legeslegjobb mai távcső akkor érzékelne narancsot a Holdon, ha abból másfélmillió darabot raknánk egymás mellé. Mivel ez nem lehetséges, a távcső teljesítményét, felbontását kell megnövelni, a nagyításával és az élességével együtt. Fizikailag mindig lehetséges jobb és még jobb távcsövet készíteni – pláne, ha méretei szabadon növelhetők – de rövid idő alatt másfélmilliószor jobbat előállítani lehetetlen.

Vagy mégsem?

Katie Bouman még gimnáziumba járt, amikor először hallott arról, hogy egy-egy távoli teleszkóp gyenge és részleges megfigyelései összeadódva talán lehetővé tennék az ehhez hasonló feladatok megoldását. És attól kezdve ez a téma vezette tanulmányaiban.

Annyit tudnod kell róla, hogy nem volt átlagos diáklány. Édesapja egyetemi professzor, aki jártas az orvosbiológiában, az elektromosságtanban és a számítástechnikában, és akinek gimnazista lánya gyakorlati segítséget tudott adni kutatásaiban. Katie villamosmérnöki diplomája megszerzése után a Massachusettsi Műszaki Egyetemen (MIT a világ legjobb műszaki egyeteme) tanult tovább a doktori fokozatért, ott – ahol kis túlzással – a büfés néninek is Nobel-díja van, annyi a kitüntetett kutató-oktató.

Katie Bouman a nagy vállalkozás tervezésekor, 2016-ban ismerteti a feladatot. (Kép: YouTube)

Katie Bouman a nagy vállalkozás tervezésekor, 2016-ban ismerteti a feladatot. (Kép: YouTube)

Már ezekben az években előadásokat tartott az őt legjobban foglalkoztató kérdésről, aminek témáját legjobban doktori disszertációjának címe adja meg: „Extrém képalkotás fizikai modell inverzióval: Látni a sarkokat, és képkészítés a fekete lyukakról”. Értekezése olyan jól sikerült, hogy szinte azonnal egy kétszáz fős kutatócsoport élére nevezték ki, minden támogatást megkapva, hogy bizonyítson.

Az alábbi videón láthatod a Katie Boumant munkájáról beszélni. Csak azért tettem ide, hogy meggyőződj, milyen fiatal és céltudatos, nem kell végignézned. Ha viszont tudsz angolul, akkor percek alatt csillagászt faraghat belőled is, mert egyszerűen, érthetően és érdekfeszítőn magyaráz.

Hogyan fényképezz láthatatlan macskát?

A csillagrendszerekben megbúvó fekete lyukat azért hívják így, mert tömegének olyan erős a vonzása, hogy még a rá eső fényt is foglyul ejti, ezért a fény nem verődik vissza róla, és így láthatatlan marad.

Akkor honnét tudjuk, hogy egyáltalán létezik? Ez kikövetkeztethető és kiszámítható tágabb környezetének viselkedéséből. Az elmélet, hogy valami ilyesminek lennie kell az űrben már az 1700-as évek végén felbukkant. A teória egyre finomodott, de mindenki számára döntő bizonyíték csak most született, Katie Bouman képével.

Gondolj arra, hogy kedvenc cicád bebújik a takaród közepe alá. Nem látod, de tudod, hogy ott lehet, mert alakja kiformálódik a pléd alatt. Azt is érzékeled, hogy a takaró emelkedik-süllyed, ahogy a cica lélegzik. Talán horkol is. Ezek a jelek mind-mind azt mutatják, hogy egy macska lehet a takaró alatt. Ha hőérzékelős kamerád volna, egészen pontosan látnád alakját a pléd alatt, hát még, ha röntgent tennél fölé! Mindezeket az információkat összegyűjtve nyugodtan jelenthetnéd ki, egy macska van az ágyad közepén.

Valahogy így lehet képet alkotnunk arról, amit nem látunk. A lyuk környezetének viselkedése mutatja meg, hogy közepén van a titokzatos jelenség. A fekete lyuknak az a tulajdonsága, hogy végtelen gyors* forgása közben felfalja a körülötte lévő anyagot: csillagokat a bolygóikkal együtt, port, gázokat, sugárzásokat, mindent, amit vonz. Mielőtt elnyelné ezeket, az utolsó pillanatban az anyagok még a maguk formájában felizzanak, ezt érzékelik a földi rádióteleszkópok.

(*Mi az, hogy végtelen gyors? A Föld, mint tudod, naponta fordul meg tengelye körül. A Napnál olykor több ezerszer, de van, hogy több milliárdszor nagyobb fekete lyuk másodpercenként 950-szer… Nehéz elképzelni, ugye?)

Azonban jelek olyan gyengék és esetlegesek – hiszen 55 millió fényéve utaznak a lyukat rejtő galaxistól –, hogy a legnagyobb óvatossággal kell kijelenteni, valóban onnan származnak. Ezért Bouman négy részre osztotta csapatát, és ezeknek külön-külön kellett bebizonyítaniuk, hogy jeleik a megfigyelt Messier 87 galaxisból érkeztek.

Itt egy nyúlfarknyi videó arról, hol és milyen messze van ez a csillagrendszer:

Végül is, a kiválasztott fekete lyuk környezetét sem a szemeikkel vizsgálták a kutatók, hanem az onnan jött rettentő mennyiségű információt dolgozták fel képpé. A Földön több kontinens több országának obszervatóriumi munkáját kellett hétköznapi ember számára elképzelhetetlen pontossággal összehangolni.

A vizsgálatba bevont obszervatóriumok a Földön (Kép: ESO, European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere)

A vizsgálatba bevont obszervatóriumok a Földön (Kép: ESO, European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere)

Bár maga a megfigyelés csak kilenc napig tartott, és az egyes csillagvizsgálóknak alig pár órás feladataik voltak, az adatok feldolgozása két évig tartott a világ egyik leggyorsabb számítógépén.

Katie Bouman a kutatási anyagokat tartalmazó háttértárakkal, és nagy, tudományos elődje, Margaret Hamilton, aki ennyi oldalon tervezte meg az 1969-es első holdraszállás számítógépes programját. (Kép: Facebook)

Katie Bouman a kutatási anyagokat tartalmazó háttértárakkal, és nagy, tudományos elődje, Margaret Hamilton, aki ennyi oldalon tervezte meg az 1969-es első Holdraszállás számítógépes programját. (Kép: Facebook)

A vállalkozás számítástechnikai hátterét tervezte meg és irányította Katia Bouman, akit egyszer tiszteljünk meg teljes nevének említésével: ő Katherine Louise Bouman.

Katie Bouman egy obszervatóriumnál (Kép: YouTube)

Katie Bouman egy obszervatóriumnál (Kép: YouTube)

Munkája új lendületet adhat olyan alapvető kérdések tisztázásra, amit itt a legkevésbé sem volna szerencsés részletezni, hiszen kevesen járatosak közülünk a kvantum- és a relativitáselmélet közötti vitában.