Az idei fizikai Nobel-díjjal elismert kutatások gyökereihez Einstein 1915-ben megalkotott általános relativitáselméletéhez kell visszakanyarodnunk. Az első kísérleti bizonyítékot a fekete lyukak létezésére indirekt módon szerezték 1963-ban, amikor Maarten Schmidt felfedezte az első kvazárt (kvázi csillagszerű objektum). A 20. század legelején kiszámolták, hogy mekkora lehet egy csillag legnagyobb fényessége, aminek a gravitáció még ellent tud tartani, ezt nevezték el Eddington Limitnek. Így derült ki a kvazárról, hogy nem lehet csillag, hiszen nagyobb volt a fényessége ennél a limitnél. A tudósok ebből rájöttek, hogy ez csak egy fekete lyuk lehet, amelybe anyag hullik be, ami lelassulva sok energiát veszít és az mind kisugárzik. A brit Roger Penrose-nak azért ítélték oda idén a Nobel-díjat, mert 1965-ben pontos leírását adta a fekete lyukaknak, illetve bizonyította, hogy szükségszerűen létre is kell jönniük az Univerzumban – mutatott rá Frei Zsolt az ELTE weboldalán közzétett interjújában.
Ezt követően arra is rájöttek, hogy kvazárokban, azaz a galaxisok magjában úgynevezett szupernehéz fekete lyukak találhatók, mert ahogy anyagot szívnak magukba, egyre nőnek. Ha összeütközik egy galaxis egy másikkal, akkor a magjukban lévő szupernehéz fekete lyukak is közel kerülnek egymáshoz, és azok is összeolvadnak, ettől pedig még nagyobbra nő a tömegük.
Feltételeztük, hogy a mi galaxisunk magjában is lehet ilyen szupernehéz fekete lyuk, amely körül csillagok keringhetnek. A mi galaxisunk közepén meg tudtuk figyelni a feltételezett szupernehéz fekete lyuk körül keringő csillagokat.
Egy jó évtized alatt kirajzolódtak a csillagok elnyúlt ellipszispályái, és mivel ezek a csillagok Kepler törvényei alapján keringenek a fekete lyuk körül, a kutatók ki tudták számolni, hogy milyen tömegű vonzócentrum van az ellipszis gyújtópontjában. Így jöttek rá, hogy egy négymillió naptömegű fekete lyuknak kell lennie a galaxisunk középpontjában. A másik két idei díjazott, Reinhard Genzel és Andrea Ghez azért kap Nobel-díjat, mert megtalálták a mi galaxisunkban ezt a fekete lyukat.
Az, amiért a három csillagásznak Nobel-díjat ítéltek, a csírája a fekete lyukak összeolvadásából származó gravitációs hullámok észlelésére tervezett új projektnek, a LISA-nak (Laser Interferometer Space Antenna) – hangsúlyozta, Frei Zsolt, aki hazánkat képviseli az ESA (European Space Agency) új kutatásában. Az űrbe tervezett LISA nevű gravitációs hullám detektor
Hazánk néhány éve már tagja az European Space Agency-nek, de az éves tagdíj felett még 10 millió euróval, vagyis az 1 milliárdos projekt körülbelül 1% százalékával hozzá kellene járuljon a közel 10 éves projekthez, hasonlóan a környező országokhoz. A jövőben az ELTE kutatói arra törekszenek, hogy összefogják a Nap körül keringő űrszondák részegységeinek gyártásában közreműködő magyar ipari partnereket. Terveink szerint az ELTE Természettudományi Karán a Fizikai Intézet asztrofizikusainak és a Földrajz- és Földtudományi Intézet csillagászainak, valamint az űrtudományi kutatócsoportjának összefogásával reményeik szerint még idén megalakul az ELTE Űrtudományi Centrum.
A asztrofizikusoknak az északi és a déli féltekéről is meg kell vizsgálni az eget, hogy lássák a teljes képet. Az északi féltekén Hawaii szigetén a legkiválóbbak a légköri viszonyok, ezért itt több távcső is található. Európa a déli féltekén, az Andok lábánál építette meg a European Southern Observatory-t Chilében, az Atacama-sivatag közelében, mivel itt rendkívül száraz a levegő A Genzel vezette kutatócsoport az ESO kutatási központja mellett, München külvárosában, Garchingban azt kutatja, hogyan mozognak a csillagok a galaxisunk központjában lévő szupernehéz fekete lyuk körül. A fekete lyukat ugyan nem látjuk, de az ellipszispályák kirajzolódnak a láthatatlan fekete lyuk körül, innen tudjuk, hogy galaxisunk magjában van egy fekete lyuk, amely körül keringenek ezek a csillagok. Ez normál fénytartományban sajnos nem látható, mivel a galaxis korongja mentén található rengeteg por elnyeli a fényt, így a tudósok csak infravörös fényben tudják megvizsgálják a fekete lyuk környékét.
Mivel a Föld légköre szinte minden sugárzást elnyel és csak a rádiótartományban, valamint a látható fény tartományában engedi át a fényt, a Földre telepített távcsövek nem elegendők a részletes vizsgálatokhoz. Így a csillagászatban nagyon sok olyan nyitott kérdés marad, amelyeket csak a légkör felett űreszközökkel végzett mérésekkel tudnak megválaszolni. A világűrbe tervezett gravitációshullám-detektor sokkal nagyobb lesz, mint a földi LIGO: 5 millió kilométer lesz a karhossza és a nagyobb hullámhosszú, szupernehéz fekete lyukak összeolvadásából származó gravitációs hullámokat fogja fölfogni.
Az ELTE tudósai számos olyan LISA részkutatásba be tudtak már kapcsolódni, amely által közvetlenül hozzá tudtak járulni a projekt számítási alapjaihoz és a LISA tervezéséhez. Másfél évtizeddel ezelőtt például Frei professzor, az akkor még doktorandusz Kocsis Bencével és a Columbia Egyetemen dolgozó Haiman Zoltánnal kiszámolta, hogy két szupernehéz fekete lyuk tényleges összeolvadását mennyi idővel előre tudja jelezni a LISA, hiszen a fekete lyukak már akkor is gravitációs hullámokat bocsátanak ki, amikor egymás körül keringenek. Frei Zsolt egy másik doktorandusza, Lippai Zoltán és Haiman Zoltán pedig kiszámolta, hogy szélsőséges esetben akár 1000 összeolvadáson is keresztülmehet egy szupermasszív fekete lyuk, mire eléri az óriási, az akár egymilliárd naptömeget.
Nemcsak az összeolvadó fekete lyukakból származó gravitációs hullámot érzékeli a már működő, földön lévő LIGO, hanem neutroncsillagokból származó gravitációs hullámokat is, amelyek felvillanással járnak. A kutatók szeretnék normál optikai távcsövekkel is megfigyelni a fényjelenséggel járó összeolvadásokat, ezért ezek pontos lokalizációjához, a belőlük származó gamma sugárzás detektálásához az ELTE fizikusai – szoros együttműködésben a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont csillagászaival és műszerfejlesztő szakembereivel, illetve V4-es kollégákkal – jelenleg egy különleges mikro-műhold (CubeSat) flottán,
A mikro műholdakra szánt gamma érzékelők tesztelése még ebben az évben meg fog történni egy Soyuz és egy Falvcon 9 rakétán is. A Budapesten épített 9 db, egyenként 10X10X30 cm méretű műholdat 2-3 éven belül tervezik pályára állítani.
