LÁTJUK A LÁTHATATLANT!

1604-ben, amikor Kepler nóvája föltűnt, a csillagokról nagyjából ugyanaz a kép élt az emberek fejében, mint hajdan: az eget még mindig valamilyen szilárd anyagból készült gömbhéjnak hitték, s a csillagok nem voltak egyebek, mint az égboltra erősített, ragyogó gyöngyszemek.

Néha valamilyen ismeretlen erő egy apró, fénylő kiáramlást (egy nóvát) helyezett az égboltra. Ezek az új fényes jelek fölvillantak, de mindig ki is hunytak. Minél fényesebben ragyogtak, annál később lobbantak el, de előbb vagy utóbb mind eltűntek.

Lehetséges, hogy ha egyszer egy nóva elhalványult, azért még tovább létezik, csak épp túl gyönge a fénye ahhoz, hogy az emberi szem észrevegye? Továbbmenve: lehet, hogy vannak csillagok, amelyek mindig túl halványak ahhoz, hogy láthassuk őket? Lehetnek csillagok, amelyek a világegyetem kezdetétől fogva léteznek, de állandóan túl halványak voltak ahhoz, hogy láthatóak legyenek, ezért sohasem észleltük őket?

Voltak tudósok, akik így gondolták. Nicolaus Cusanus (14011464) német pap szerint a végtelen térben végtelen számú csillag van szétszórva; valójában minden csillag egy-egy Nap, és csak azért tűnnek halvány fénypontoknak (ha egyáltalán látszanak), mivel óriási messzeségben vannak; minden csillag körül bolygók keringenek, s legalább ezek némelyikén értelmes lények laknak. Ha pedig végtelen számú csillag van, és az ember csak néhány ezret lát, akkor nagy többségük túl halvány ahhoz, hogy észrevegyük őket.

Cusanus nézetei nagyon moderneknek tűnnek, és sejtelmünk sincs, hogyan jutott el hozzájuk. Meghökkentő nézeteinek igaz voltáról nem is tudott meggyőzni másokat, mivel semmilyen megfigyelési bizonyítékkal sem támaszthatta alá azokat.

Egy olasz tudós, Giordano Bruno (1548-1600) volt az, aki másfél évszázad múltán elfogadta Cusanus elképzeléseit. Addigra azonban már végbement a protestáns reformáció, az egyházi emberek Európa-szerte gyanakvókká és bizalmatlanokká váltak, és sokkal veszélyesebb lett a szokatlanul hangzó gondolatok mellett kiállni. Ráadásul Bruno makacsul ragaszkodott a véleményéhez, mint aki egyenesen élvezi, ha megdöbbenthet és megbotránkoztathat másokat. Végül is máglyahalál lett a sorsa.

Bizonyítéka Brunónak sem volt az elképzeléseire. Megégetése idején szinte senki sem hitt olyan csillagok létezésében, amelyek túl halványak ahhoz, hogy láthatók legyenek. Végül is miért kellene láthatatlan csillagoknak létezniük? Miért teremtett volna Isten ilyeneket? Valóságos szentségtörés volt azt állítani, hogy Isten bármilyen haszontalan dolgot teremthetett.

1609-ben egy másik olasz tudósnak, Galileo Galileinek (15641642) tudomására jutott, hogy Hollandiában egy mindkét végén lencsékkel ellátott csövet találtak föl, amely nagyobbaknak és közelebbieknek mutatja a tárgyakat. Azonnal kísérletezni kezdett, és hamarosan el is készült azzal, amit ma távcsőként ismerünk, s valami új és merész dolgot követett el vele: az égre irányította.

Galilei távcsöve ugyan kicsi volt és kezdetleges, mégis, ez volt az első alkalom, hogy valaki nem pusztán szabad szemmel pásztázta végig az éjszakai égboltot. A távcső több fényt gyűjt össze, mint amennyire a szem önmagában képes, és ezt a megnövekedett fénymennyiséget a retinánkra vetíti. Ennek következtében mindent nagyobbnak vagy fényesebbnek, esetleg mindkettőnek látunk. Nagyobb a Hold, és több részlet válik rajta kivehetővé. Ugyanez a helyzet a Nappal is - már ha megtesszük a kellő óvintézkedéseket a vakító fényerő ellen. A bolygók nagyobbaknak látszanak, kis fénykörökké válnak. A csillagok annyira aprók, hogy még ha nagyobbaknak mutatkoznak is, ahhoz még mindig nem elég nagyok, hogy ne csupán mint fénypontok jelenjenek meg - de ezek a fénypontok legalább fényesebbek lesznek.

Távcsövével Galilei, amerre csak nézett, új meg új csodákat látott. A Holdon hegyeket és krátereket észlelt, valamint olyan sík vidékeket, amelyeket tengereknek vélt. Foltokat talált a Napban. Négy kísérőt látott a Jupiter körül keringeni. Azt tapasztalta, hogy a Vénusz ugyanúgy fázisváltozásokon megy át, mint a Hold. A távcsőben látottak alapján nagyon valószínűnek tűnt, hogy a bolygók ugyanolyan égitestek, mint a Föld, s talán éppoly változóak és éppoly kevéssé tökéletesek. Még a Nap is, újonnan fölfedezett foltjaival, tagadhatatlanul tökéletlennek bizonyult. Ami pedig a Vénuszt illeti: fázisai a ptolemaioszi rendszerben nem fordulhattak elő a Galilei megfigyelte formában, a kopernikuszi rendszerben viszont lehetségesek voltak.

Galilei távcsöve határozottan alátámasztotta a Naprendszer heliocentrikus szemléletét, ez viszont bajba sodorta őt az Inkvizíciónál, amely arra kényszerítette, hogy tagadja meg a kopernikuszi eszméket. A konzervatív vallásos erőkön azonban ez sem segített, hiszen hamarosan az egész tudományos Európa magáévá tette mind Kopernikusz állítását, amely szerint a Nap áll a bolygórendszer középpontjában, mind pedig Kepler ellipsziseit.

Ám Galilei legelső távcsöves fölfedezése nem a Naprendszerrel volt kapcsolatos. Amikor első ízben az égre nézett, távcsövét a Tejútra irányította, és azt találta, hogy az nem egyszerűen egy fényes köd, hanem hihetetlen sokaságú csillagból áll, amelyek szabad szemmel nem láthatók külön-külön. Bármerre nézett az égen, távcsöve minden irányban sokkal több csillagot mutatott, mint amikor puszta szemmel nézte.

Kiderült, hogy rengeteg olyan csillag van, amely túl halvány ahhoz, hogy szabad szemmel észrevehető legyen, de rögtön látható lesz, amint a távcső eléggé megnöveli a fényességét.

Ezek szerint ha egy nóva elhalványul és eltűnni látszik, akkor egyáltalán nem biztos, hogy valóban eltűnt. Esetleg csak túl halvánnyá vált ahhoz, hogy puszta szemmel megfigyelhető legyen. Talán a nóva a valóságban egyáltalán nem „új” csillag - talán egyszerűen olyan csillag, amely túl halvány volt ahhoz, hogy a szokott módon észrevegyük, azután hirtelen fölfénylett, láthatóvá lett, majd megint elhalványult, és újra láthatatlanná vált.

J. F. Holwarda (1618-1651) holland csillagász 1638-ban észrevett egy csillagot az égboltnak pontosan azon a részén, ahol negyvenkét évvel azelőtt Fabricius nóvája volt látható. Holwarda megfigyelte, amint elhalványul, egy időre eltűnik, majd újra visszatér. Kiderült, hogy a fényessége körülbelül tizenegy havonként növekszik és csökken; távcsővel viszont még akkor is látható, amikor a leghalványabb. Minimális fényessége 9 magnitúdó volt (az éppen hogy látható csillagokét 6 magnitúdónak véve és Hipparkhosz beosztását tovább folytatva a távcsővel észlelhető legkisebb fényesség-értékekig).

Fabricius csillagának legerősebb fényessége körülbelül kétszázötvenszer volt nagyobb, mint a leggyöngébb. Szigorú értelemben véve nem volt nóva, nem volt „új” csillag. Ám így is segített megdönteni az ég változatlanságáról alkotott elképzelést. Egy változékony csillag, amely változtatja a fényerejét, ugyanúgy ellentétben áll az állandóság arisztotelészi dogmájával, mint egy nóva.

A változó fényességű csillagokat ma változócsillagoknak nevezzük, és Holwarda volt az első, aki egy ilyet azonosított. Mindazonáltal a hirtelen-váratlan, szabálytalanul fölfénylő változócsillagoknak továbbra is nóva maradt a nevük, bár ez annyit tesz: „új”. Fabricius csillagát viszont, amely szabályos időközönként lett fényesebb, illetve halványabb, nem tekintették többé nóvának - ez egyszerűen egy változócsillag volt.

Johann Bayer (1572-1625) német csillagász 1603-ban kidolgozott egy rendszert, amelyben minden csillagot egy görög betű és annak a csillagképnek a neve jelöli, amelybe tartozik. Fabricius csillagának az Omikron Ceti („a Cet omikronja”) nevet adta, amikor a helyzetét egy észlelhető fázisában meghatározta. (Arra nem jött rá, hogy ez volt az a „nóva”, amelyről Fabricius beszámolt.) Miután változékony természetét fölismerték, Johannes Hevelius (1611-1687) német csillagász „Mirá”-nak nevezte el, ami a latinban „csodálatost” jelent.

A Mira valóban csodálatot kelthetett, hiszen fölfedezése idején a változékonyság nagyon furcsa, szokatlan dolog volt - ám ez nem sokáig maradt így. Mielőtt a XVII. század véget ért, további három változócsillagot fedeztek föl. Ezek egyike egy nagyon jól ismert csillag, az Algol volt, a Perzeusz csillagkép második legfényesebb tagja, amelyet ezért Béta Perseinek is neveznek.

1667-ben Geminiano Montanari (1633-1687) olasz csillagász észrevette, hogy az Algolnak változó a fényereje. Ez mégsem egy Mira, mivel a változás nem olyan nagymértékű. Az Algol legnagyobb, illetve legkisebb fényessége 2,2, illetve 3,5 magnitúdó; legfényesebb fázisában tehát körülbelül háromszor olyan erősen világit, mint a leghalványabban.

Lehetséges, hogy erre az arabok már korábban fölfigyeltek. Perzeuszt, a mitikus hőst általában a Medúza frissen levágott fejével a kezében ábrázolták. A Medúza fejét (ez egy olyan irtózatos szörny, amelynek puszta látása kővé változtatja az embert) az Algol csillag képviselte. Ez a név az araboktól származik, és „vámpírt” vagy „démont” jelent. Azért vajon, mert a Medúzát jelképezte, vagy azért, mert változtatta a fényerejét, és e tekintetben dacolni látszott az ég változhatatlanságának szentesített elképzelésével? Vajon maguk a görögök is kénytelen-kelletlen tudomásul vették a változás tényét, és ezért tették meg a csillagot a Medúza jelképének?

1782-ben egy tizenhét éves, süketnéma angol fiatalember, John Goodricke (1764-1786) alaposan megfigyelte az Algolt, és rájött, hogy a fényváltozás tökéletesen szabályos. A fölfénylő-elhalványuló ciklus pontosan hatvankilenc óráig tart. Goodricke fölvetette, hogy az Algol esetleg egy kettőscsillag, amelynek egyik tagja sokkal halványabb, mint a másik. A kettő egymás körül kering, és a halványabb hatvankilenc óránként fényesebb társa elé kerül, így az Algol fénye egy időre elhalványul. Mint kiderült, igaza volt, ma pedig már körülbelül kétszáz ilyen fedési változót ismerünk.

Az Algol tehát nem valódi változó, hiszen a csillagpár mindkét tagja tökéletes állandósággal világít, és egyáltalán nem is látszana változónak, ha az egyik csillag nem kerülne periodikusan a másik elé.

Goodricke 1784-ben fölfedezte, hogy a Cefeusz (latinosan: Cepheus) csillagkép egyik csillaga, a Delta Cephei szintén változó. Fényereje még kisebb mértékben ingadozik, mint az Algolé, lévén maximuma csak kétszer akkora, mint a minimuma. A Delta Cephei periódusa ugyancsak nagyon szabályos: minden 53 napban válik fényesebbé, illetve halványabbá. Ez azonban nem olyan módon megy végbe, amit egy föltételezett fedéssel könnyedén meg lehetne magyarázni. Sokkal lassabban halványul el, mint ahogy kifényesedik, holott a fedési változók esetében a kettőnek azonos sebességgel kell végbemennie.

Az utóbbi két évszázadban számos további változócsillagot fedeztek föl, amelyek fényváltozási görbéi hasonlóak a Delta Cepheiéhez, periódusidejük pedig kettő és negyvenöt nap közé esik. Ezeket cefeida változóknak nevezzük. Csak az 1920-as években tudta Arthur Stanley Eddington (1882-1944) angol csillagász kimutatni: a görbe megmagyarázható azzal a föltevéssel, hogy a csillag lüktet - azaz mérete szabályosan megnagyobbodik, majd összehúzódik.

A változócsillagok többsége ilyen pulzáló változó; egyesek rövid, mások hosszú periódusúak, némelyik szabályos, a többi szabálytalan. Ma már többezer ilyet ismerünk.

A nóvákat szintén a változócsillagok közé soroljuk, mivel fényességük időben változik. Megkülönböztető jegyük az, hogy a változás itt sokkal nagyobb mérvű, mint a többi változócsillag esetében. A nóvák fényessége tízezerszeresére, s nem csupán két-háromszorosára nő. Továbbá sokkal hosszabb idő alatt és nagyobb mértékben halványulnak el. Sőt, az egyéb változócsillagok ciklikusak: rövid időközökben újra és újra fényesebbé, illetve halványabbá válnak. A nóvák fényváltozása viszont egyszeri. Ha a fölfénylés epizódja meg is ismétlődik, az akkor is hosszú és teljesen kiszámíthatatlan időközökben történik.