Az ő szemével látjuk az univerzumot

1990-ben állt szolgálatba a Hubble űrtávcső, amely hamarosan a csillagászok egyik első számú megfigyelési eszközévé vált, hiszen segítségével a világegyetem múltjába pillanthatnak bele. Az már a kezdetektől fontos törekvés volt, hogy a Hubble ne csak a tudományos világ, hanem a nagyközönség számára is érdekes legyen - annál is inkább, hiszen megépítése, üzemeltetése és fejlesztése rengeteg pénzébe kerül az adófizetőknek. Zoltan Levay is azon dolgozik, hogy a Hubble segítségével elért felfedezéseket mindenki számára elérhető közelségbe hozzák. A magyar származású amerikai csillagász azért felel, hogy az űrtávcsőről érkező felvételekből létrejöjjenek azok a lenyűgöző, színes képek, amelyekkel térben és időben is óriási távolságokat járhatunk be. Saját bevallása szerint munkája tudomány és művészet kombinációja, erről, illetve különleges karrierjéről kérdeztük e-mailben.

Pontosan mivel foglalkozik a Space Telescope Science Institute? Hogy tudná összefoglalni az intézet munkáját a laikusok számára?

A Space Telescope Science Institute a Hubble űrtávcsőért felel. Ez azt jelenti, hogy az itteni csapat együtt dolgozik a csillagászokkal, hogy megtervezzék és időzítsék a teleszkóp megfigyeléseit, eltárolják a tudományos adatokat, feldolgozzák őket, és elérhetővé tegyék a tudósok számára az egész világon. Az Outreach nevű részleg pedig azon dolgozik, hogy a Hubble-nek köszönhető felfedezéseket nyilvánosságra hozzák.

Az Imaging Group vezetőjeként önnek mi a feladata a részlegen?

A fő felelősségem az, hogy képeket hozzak létre a Hubble űrtávcsőből érkező adatokból. A magyarázó grafikákkal együtt ezek a képek illusztrálják a tudományos felfedezésekről szóló bejelentéseket: ezeket juttatjuk el a nagyközönségnek és a nemzetközi sajtónak.

Zoltan Levay egyszerre tartja a munkáját tudománynak és művészetnek Forrás: Zoltan Levay

A Hubble űrtávcső

A Hubble űrtávcső (Hubble Space Telescope, HST) 1990. április 24-én állt Föld körüli pályára. Feladata hasonló a földi obszervatóriumokéhoz: megfigyeléseket és méréseket végezni a világűrben. A világűrbe helyezett távcsöveknek azonban nagy előnye, hogy a megfigyelést nem zavarja a Föld atmoszférája, illetve olyan hullámhosszokon (infravörös, ultraviola) is készítenek felvételeket, amelyet a légkör nagyrészt kiszűr.

A Hubble nem az első űrtávcső, de szerepe úttörőnek bizonyult abban, hogy a csillagászok a távoli világűrben is megfigyeléseket végezzenek, és ezzel mintegy visszatekintsenek az univerzum történetébe. Az Edwin Hubble csillagászról elnevezett teleszkóp mérőműszerein és kameráin keresztül érkező adatok az elindítása óta eltelt 26 évben számos tudományos áttöréshez vezettek.

A Hubble űrtávcsövet a NASA az Európai Űrügynökséggel közösen építette, a megfigyeléseket pedig a baltimore-i Space Telescope Science Institute koordinálja. Legutóbb 2009-ben küldtek karbantartó és fejlesztő missziót a teleszkóphoz, amellyel biztosították, hogy ennyivel a megépítése után is értékes adatokat szolgáltasson a tudósok számára.

Közben a Hubble utódját már el is kezdték építeni: a tervek szerint 2018-ban útjára bocsájtják a James Webb űrtávcsövet (James Webb Space Telescope, JWST), amelyet következő generációs teleszkópnak is neveztek. A James Webb a Hubble 11,1 tonnás tömegénél jóval könnyebb, 6,2 tonna lesz, de jóval nagyobb főtükörrel rendelkezik, érzékenyebb és nagyobb teljesítményű műszer, azaz több fény begyűjtésére képes. Feladata elsősorban az, hogy még mélyebbre ásson a világűr történetében. A James Webb pályára állításával azonban nem nyugdíjazzák véglegesen a Hubble-t sem: június végén a NASA közleményt adott ki arról, hogy 2021-ig meghosszabbította a működtetésére kötött szerződést az üzemeltetővel.

A közreadott képeket a Hubble kameráiból érkező többféle adatból állítják össze. Mik az állomásai annak, hogy létrejöjjenek azok a látványos, színes képek, amelyeket ismerünk?

A kamerából érkező információkat képekké kell alakítanunk, ami nem különbözik túlságosan attól, mint mikor egy átlagos fényképezőgéppel készítünk fotókat, de egy kicsit komplikáltabb, mert a kamerákat inkább arra tervezték, hogy tudományos adatokat szolgáltassanak, mintsem arra, hogy fényképeket készítsenek.

A legnagyobb nehézség a Hubble - és más teleszkópok - esetében az, hogy a kamerák nem hoznak létre automatikusan színes képeket.

Vannak bennük szűrők, amelyek képesek bizonyos színeket rögzíteni, mi pedig veszünk több különböző szűrővel készített felvételt, és ezeket kombináljuk, hogy létrehozzunk egy teljesen színes képet.

A Hubble-ről érkezett felvételek Forrás: Zoltan Levay

Itt van egy példa, amelyet a NGC 3324 jelzésű csillagködről készített a Hubble. Van három kép, amely három különböző filterrel készült, hogy kiszűrjön három különböző színű fényt, amely a nebula más-más struktúráit képes felfedni. Ezekre felvisszük az additív színkeverés három alapszínét, mert ezek kombinációja reprodukálja a legtöbb színt, amelyet képesek vagyunk látni.

Az alapszínekkel ellátott képek Forrás: Levay Zoltan

Így összerakva a három felvételt, megkapjuk a teljesen színes képet.

Forrás: Zoltan Levay

Ezt leszámítva úgy kezeljük a képeket, mint bármelyik digitális fotót. Úgy változtatjuk őket, ahogy más fotósok is feljavítják a sima fényképezőgéppel létrehozott felvételeiket: állítunk a színeken, kontraszton, a kompozíciót pedig forgatással és vágással igazítjuk ki, hogy még érdekesebb és hatásosabb képet hozzunk létre.

A NGC 3324 csillagköd az elkészült képen Forrás: hubblesite.org

A Hubble a látható és az infravörös fény tartományában is készít felvételeket. Mennyiben más feldolgozni az utóbbiakat?

A látható és az infravörös fény másféle folyamat eredményeként jön létre a világűrben, így az objektumok is, amelyeket a kétféle fényben látunk, eltérően néznek ki. De a képek létrehozása a kétféle adatból nagyon hasonlóan történik.

Egyszer úgy fogalmazott, hogy a munka, amelyet végeznek, tudomány és művészet kombinációja. Hogyan kell ezt érteni? Miben áll a művészi szabadság?

A képek létrehozásának művészi oldalát két területre lehet bontani: hogyan készítjük el őket a teleszkóppal, illetve hogyan dolgozzuk fel a felvételeket. A legtöbb esetben arra kevés a ráhatásunk, hogy hogyan készül a felvétel, azaz hogy milyen célpontokat választanak ki, hogyan állítják be a kamerákat, milyen szűrőket használnak stb. Ezeket a döntéseket a csillagászok hozzák meg, akik hozzá szeretnének férni a teleszkóphoz, hiszen a megfigyeléseik célja az, hogy tudományosan a leghasználhatóbb eredményeket hozzák.

Néhány elszigetelt esetben azonban volt arra lehetőségünk, hogy olyan témákat válasszunk, és úgy tervezzük meg a megfigyeléseket, hogy vizuálisan a legjobb eredményt kapjuk, miközben megmarad a tudományos adatok minősége is. De inkább a második területre van nagyobb ráhatásunk, az adatok feldolgozására: hogyan fordítjuk le őket világosságra, tónusokra, hogyan rendeljük hozzá és egyensúlyozzuk ki egymással a színeket, milyen kontrasztot állítunk be...

A célom az, hogy annyi információt formáljak képpé a Hubble-ön keresztül érkező adatokból, amennyit csak lehet.

De a képek nem a mód miatt különlegesek, ahogyan feldolgozzuk őket, hanem azért, mert az alapjukat képező adatok a lehető legjobbak, amihez jelenleg hozzáférhetünk.

Ha a saját szemünkkel látnánk a galaxisokat, bolygókat és szupernóva-maradványokat, milyen lenne a látvány ahhoz hasonlítva, amelyet a képekről ismerünk? Ha jól tudom, jelentős részét a képeken ábrázoltaknak nem is tudnánk érzékelni.

Néhány esetben a képek nagyon közel vannak ahhoz, amelyet akkor látnánk, ha a közelben lennénk, például a Naprendszerünk egyes bolygói esetében. Legtöbbször azonban a képek eléggé eltérőek lesznek, mert a teleszkóp nagy teljesítményével és érzékeny kameráival annál sokkal halványabb fényt is rögzíteni tudunk, mint amelyet képesek vagyunk látni. Néhány objektumnál pedig a fény bizonyos színeit elkülönítjük, és más színekre „fordítjuk le" őket, amikor vizualizáljuk az adatokat. Erre azért van szükség, mert néha a csillagászok olyan szűrőket használnak, hogy bizonyos objektumokat megfigyeljenek, amelyek nem a legjobbak arra, hogy jól kinéző, sok információt megjelenítő képet készítsünk belőlük. Tehát nemcsak olyan dolgokat rögzítünk, amelyek a szemünknek láthatatlanok, hanem van, hogy maguk a színek is elég különbözőek attól, amit közvetlenül érzékelnénk.

Ezeken a képeken az látszik, hogy a Hubble kamerái három különböző, a megfelelő hullámhosszú fényt átengedő filterrel tudták rögzíteni az objektumban található ként, hidrogént és oxigént (balról jobbra) Forrás: Zoltan Levay/Origo

A ként (bal felső kép), a hidrogént (bal oldali középső kép) és az oxigént (bal alsó kép) mutató felvételek, illetve a belőlük létrehozott kép így nézne ki a felhasznált filtereknek megfelelő színekkel Forrás: Origo

Ennél azonban részletgazdagabb, látványosabb és jobban áttekinthető kép nyerhető, ha vörös, zöld és kék filtereket rendelnek utólag a felvételekhez Forrás: Origo

Önök elsősorban olyan képeket készítenek, amelyeket a médiában be lehet mutatni a szélesebb közönségnek. Mennyiben mások a tudományos felhasználásra készült képek?

A tudósok inkább a számok szoftveres analizálásával tanulmányozzák az adatokat, mintsem úgy, hogy egyszerűen ránéznének a képekre. Persze készítenek reprodukciókat, hogy illusztrálják a cikkeiket vagy az előadásaikat, de ezek általában nem színesek, vagy a színeket úgy használják, hogy bizonyos dolgokat kiemeljenek a képeken.

Nagyságrendileg hány felvételt küld vissza a Hubble? Hogyan választják ki ezek közül azokat, amelyeket feldolgoznak?

Már jóval több mint egymillió megfigyelés érkezett a Hubble-ről.

Ezek nem mindegyike kép, és a legtöbbjük nem a legjobb arra a célra, hogy érdekes képeket lehessen belőlük készíteni. A csillagászok szólnak nekünk, ha olyasmire bukkantak, amit fontos publikálni. Emellett önállóan is böngésszük az adatokból rendelkezésre álló archívumokat, érdekességek után kutatva.

1990-ben lett a Space Telescope Science Institute munkatársa, ugyanabban az évben, amikor a Hubble-t felbocsátották az űrbe. Hogyan került az intézethez?

1990-ben jóval a Hubble elindítása előtt kerültem a STScI-hoz. Programozóként dolgoztam, olyan szoftvert fejlesztve, amely segít a csillagászoknak a Hubble-ről érkező adatokat analizálni. 1993-ban a sajtóirodánál kezdtem dolgozni, hogy a Hubble-ről érkező tudományos felfedezéseket képekkel és grafikákkal tudjuk illusztrálni.

Fontos volt, hogy a tudományos adatokat publikálhatóvá tegyük,

és én nemcsak az adatok feldolgozásában, hanem az utóbbiban is jártas voltam, így megfeleltem erre a feladatra.

Ez, a Carina-csillagködről készült kép az egyik legnagyobb és legösszetettebb, amelyet az intézetben létrehoztak. A panorámaszerű kép elkészítéséhez a Hubble több felvételét kombinálták, és egy földi teleszkóp adatait is felhasználták Forrás: hubblesite.org

Asztrofizikából és csillagászatból is diplomát szerzett, de a munkája a fotográfiához is nagyon erősen kötődik.

Ez mindenképpen asztrofotográfia. A technikák nagyon hasonlóak, függetlenül attól, hogy valakinek a hátsó kertjében felállított teleszkópról, a hegyekben található nagy teljesítményű távcsövekről vagy éppen egy űrbéliről van szó. Ami különlegessé teszi a Hubble képeit, azok a részletek, amelyeket azért láthatunk vele, mert a Föld atmoszféráján kívül van. Ez a tisztaság különleges vizuális minőséget hordoz.

Akkor fotográfusnak tartja magát?

Mind a fotográfia, mind a fényképezés iránt szenvedélyesen lelkesedem.

A fotográfia hosszú idő óta közeli kapcsolatban van a csillagászattal,

így ez szinte természetes párosítás. Mindkettő iránt még nagyon fiatalon kezdtem el érdeklődni, majd úgy döntöttem, hogy hivatalosan csillagászatot fogok tanulni. De emellett mindent, amit csak tudtam, elsajátítottam a fényképezésről is. Fotósként tekintek magamra (azt majd mások döntik el, hogy a munkám mennyiben írható le művészetként), és ez a tapasztalat rendkívül hasznos az űrbeli képek elkészítésénél, hiszen ugyanazokat a technikákat és elveket használjuk, hogy a képeket még érdekesebbé és hatásosabbá tegyük. Szerintem a Hubble-képek űrtájképek, és nem kezelem őket túlzottan másképpen, mint bármilyen más tájképet, amelyet készítek. (Zoltan Levay más képeit itt nézhet meg: https://www.flickr.com/photos/zoltlevay/)

Hogyan fogják a jövő űrtávcsövei befolyásolni az önök képfeldolgozási munkáját?

A jövő két legfontosabb űrbeli megfigyelőeszköze nagyon különböző lesz a Hubble-től: a James Webb űrtávcső és az azt követő WFIRST misszió inkább az infravörös, mint a látható tartományból érkező fényt fogja rögzíteni. A James Webb abban is különbözni fog, hogy sokkal nagyobb teljesítményű teleszkóp lesz, ennél fogva sokkal érzékenyebb lesz a fényre, így sokkal halványabb és távolibb objektumokat is megfigyelhetünk majd vele.

A WFRIST, azaz Wide Field Infrared Survey Telescope egy jövőbeli űrtávcső, amelyet a következő évtized egyik legfontosabb projektjének tartanak a csillagászatban. A NASA hivatalosan 2016 februárjában jelentette be a kutatóeszköz fejlesztését. Feladata elsősorban az univerzum tágulásának kutatása, a sötét anyag hatásainak mérése és a téridő torzulásainak vizsgálata lesz.

Ha jól tudom, a Space Telescope Science Institute ennek a 2018-ban működésbe lépő űrtávcsőnek munkáját is koordinálni fogja, amely bizonyos szempontból a Hubble utódjának tekinthető. Az önök csapata is közreműködik majd az innen érkező képek feldolgozásában?

Az STScI a James Webb űrtávcső üzemeltetéséért is felelni fog, így igen, dolgozni fogunk az onnan érkező képekkel is. Úgy gondolom, hogy engem is bevonnak majd ebbe, de biztos érkeznek új emberek is, akik járatosabbak lesznek az onnan érkező adatokban.

Miben lesznek mások a James Webb űrtávcsőről érkező képek a Hubble képeihez képest?

Mivel a James Webb inkább az infravörös fényt fogja tanulmányozni, a rögzített képek is különbözőek lesznek. Például

a Hubble legérdekesebb képei közül sok olyan gázból és csillagközi porból álló felhőket mutat, amelyekben új csillagok jönnek létre.

Ezeken a képeken leginkább a felhők által kibocsátott és az azokon tükröződő fényt látjuk, nem pedig azt, ami a belsejükben van. Az infravörös fény viszont képes behatolni a por közé, és így beláthatunk a felhők belsejébe is, hogy többet megtudjunk arról, hogyan formálódnak bennük a csillagok.

Ezen a képen az Abell S1063 néven ismert galaxishalmaz látható. Nemcsak az látszik rajta, hogy milyen sok galaxis található a halmazban, hanem halványabban a sokkal távolibb csillagrendszerek is megfigyelhetők Forrás: hubblesite.org

Végül engedjen meg egy személyes kérdést. A szülei az 1950-es években hagyták el Magyarországot. Ön járt már az országban?

A szüleim egymástól függetlenül hagyták el Magyarországot a II. világháború által okozott felfordulás idején. Ausztriában találkoztak és házasodtak össze, a háború után pedig Pakisztánba költöztek, ahol én is születtem. 1956-ban érkeztünk az USA-ba.

Boldog voltam, amikor néhány évvel ezelőtt végre el tudtam utazni Magyarországra, és nagyon örültem, hogy a nagynénémmel, aki még mindig Budapesten él, fel tudtam venni a kapcsolatot. Nagyon jó érzéssel töltött el, hogy meglátogathattam a tájakat, ahol a szüleim éltek, és láthattam sok gyönyörű és fontos helyszínt. Mindemellett valahogy szomorú is volt arra gondolni, hogy mennyi minden változott azóta, hogy a szüleim eljöttek, és a családomból milyen sokan nincsenek már velünk. Nagyon szeretnék még visszatérni a városba és az országba, amely még mindig sokat jelent nekem és a családomnak.