Az olasz kutató már jóval az egyetemi tanulmányai előtt érdeklődött a csillagászat és az asztrofizika, a csillagok meg a galaxisok iránt. A Torinói Egyetemen fizika szakon tanult, bár az utolsó pillanatig vívódott a fizika és a régé­szet között. Az egyetemi évek alatt az asztro­fizikai érdeklődést hobbiként meg­őrizte – csatlakozott egy helyi amatőr­­csillagász csoporthoz. Nyári megfigyelő­­táborokat szerveztek a hegyekben, ami szórakoztató volt, mert az amatőr csillagászok közül többen olyan jól értettek a témához, mint az igazi csillagászok – és csodálatos teleszkópjaik voltak! „Fiatal diákként, aki csak szerelmes volt a csillagokba és a csillagászatba, sok dologgal nem voltam tisztában: például a matematika, a programozás és a számító­gépek fontosságával!” – emlékezett pályája elejére Marco Pignatari, aki a Torinói Egyetemen számító­­gépes csillagászatból írta a diplomamunkáját.

Mentora, Roberto Gallino professzor, a csillagok nukleo­szintézisé­nek egyik legnagyobb szakértője volt. A feladat, amit Gallino professzor ajánlott neki, nagyon érdekes volt. A meteoritok­ban por található, amely nem a meteoritokkal együtt keletkezett a Nap­­rend­szer kialakulása­kor, hanem korábban, más csillagok körül. Egzotikusak, mivel össze­­tételük jelentősen különbözik a nap­rendszer összetételétől! Bár nem tudta, mik azok a preszoláris szemcsék, elvállalta a feladatot. Elképesztő fordulat volt, amikor a számító­gépes szimulációk olyan elemek és izotópok létrejöttét jósolták, amelyek kompatibili­sek a szoláris szemcsék egzotikus összetételével.

Marco Pignatari PhD-tanulmánya idején Torinóban folytatta a csillag­nukleo­szintézis­sel kapcsolatos munkát Gallino professzorral, de már a nagyobb csillagokra össz­pontosított, amelyek életük végén szupernóva­ként robbannak fel. Leginkább a vasnál nehezebb elemek, például a réz és az ezüst születése érdekelte. Ezekben az években egyre jobban megismerte a csillagokkal kapcsolatos kutatások, kísérletek és csillagászati megfigyelések különböző típusait, első­sorban a mag­asztrofizikát. A nukleáris asztrofizikára össz­pontosított, számító­gépes szimulációkat készített a különböző csillagok által elő­állított anyagokra.

A Rák-köd egy régi szupernóva maradványa, egy hatalmas csillag ereklyéje, amely felrobbanásakor hatalmas mennyiségű új elemet lövellt ki a csillagközi térbe. Az ehhez hasonló kozmikus katasztrófák során keletkező gázok egy része porrá kondenzálódik, izotóp-összetételükben hordozza ezeket az eseményeket. Forrás: NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (ASU)

Logikusan vetődik fel a kérdés, hogy miként került kapcsolatba az őt Magyarországra invitáló Maria Lugaróval? A kutatónő szintén Torinóban járt egyetemre, a mentoruk is közös volt. Maria Lugaro néhány évvel Marco Pignatari előtt végzett, ugyanakkor a hasonló tanulmányi és kutatási háttér miatt folyamatosan tartották a kapcsolatot. Sok év után Maria úgy döntött, hogy Európába, pontosabban Magyar­országra jön dolgozni. „Ezzel egy időben a svájci poszt­doktori ösztöndíjam a Bázeli Egyetemen a végéhez közeledett. Maria felajánlotta, hogy eljöhetek a Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutató­intézetbe a csoportjába posztdoktornak. Ez 2015-ben volt” – mondta el az olasz kutató, hogyan került Budapestre. Nem maradt sokáig, hiszen felajánlottak neki egy egyetemi állást az Egyesült Királyságban, ahová 2016-ban költözött. Mariával és Budapesttel azonban szoros maradt a kapcsolata. Évente egyszer-kétszer meglátogatta a kutató­intézetet, majd 2021-ben úgy döntött, visszatér, hogy tudományos főmunkatárs­ként dolgozzon ott. „Vissza­tértem, hogy újra a kutatásomra össz­pontosít­hassak. Az intézet erre ideális hely. A magyar nyelvet való­ban nehéz megtanulni, a papírmunka és a bürokrácia pedig kihívást jelenthet, de tökéletes hely nincs!” – érvelt Budapest mellett Marco Pignatari.

Tavaly decemberben megjelent ta­nulmánya – https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022MNRAS.517.1803S/abstract – a szupernóvák által keltett csillagpor vizsgálatáról szól. Az első szerző Jordan Schofield, az Egyesült Királyság­ban dolgozó egykori tanítványa. A közös program eredményes volt, Jordan három hónapos szakmai gyakorlatot kapott az egyetemtől, hogy az eredményekből cikk jelenjen meg egy nemzetközi folyóiratban. A közleményt elfogadta és közzé­tette a https://academic.oup.com/mnras. Ez egy példa arra, hogy megfelelő mentorálással és támogatással valami új és figyelemre méltó születhet az egész kutatói közösség számára.

A szupernóvák által a Naprendszer ki­ala­kulása előtt készí­tett szemcsék egy része keletkezésük során meteoritokban rekedt, és ma már laboratóriumokban azonosíthatók. Ez egy preszoláris szilícium-karbid szemcse képe – alatta a mikro­­méteres méretskála látható. Forrás: R. Trappitsch (EPFL)

Ahogy azt az amerikai csillagász és ismeret­terjesztő, Carl Sagan mondta, mindannyian csillag­porból vagyunk. A meteoritokban talált csillagpor egy része azonban nem változott évmilliár­dok alatt, ezért ezek tanulmányozá­sával megtudhatjuk, hogy milyen szuper­nóvák robbantak fel évmilliárdokkal ezelőtt, és e robbanások során milyen anyagok születtek. Az elemzésben figyelembe vett preszoláris szemcsék a szupernóvák által kidobott külső rétegekben születtek, ahol sok szén és nitrogén keletkezik. A szénnel és a nitrogénnel együtt azonban más elemek és izotópok is megjelentek, a többi között az alumínium 26-os tömegszámú (Al26) radioaktív izotópja.

A Pignatari és munkatársai csillagszimulációi láthatók (színes vonalak), összehason­lítva az alumínium (Al26/Al27) és szén (C12/C13) izotóparányokkal, amelyeket különböző preszoláris szemcsékben mértek (színes adatpontok). Pignatari és munkatársainak új modelljei a legmagasabb mért Al26/Al27 értékeket reprodukálja (jobb oldali diagram). Forrás: Schofield et al. 2023, MNRAS, 517, 2

„Ezekből a megfigyelésekből arra jutottunk, hogy a szupernóva-robbanás során keletkező Al26 mennyisége hihetetlenül nagy volt, sokkal nagyobb, mint amit a szabványos szupernóva­modellek jósoltak. Mi azt láttuk, hogy röviddel a szupernóva-robbanás előtt a hatalmas csillag külső rétegei már rendkívül instabilak voltak, a hidrogénben gazdag hideg anyag a csillag mélyebb, melegebb tartományába áramlott. Amikor a csillag végül felrobbant, és neutron­csillagot hagyott maga után, a robbanás okozta nyomás­hullám következtében kialakuló magas hőmérséklet a külső rétegekben nagy mennyiségű Al26 termelődéséhez vezetett. A megfigyelésre nincs más logikus magyarázat. Természetesen a modellek nemcsak az Al26-ot jósolják meg, hanem más izotópok kiugró termelését is magyarázzák. A nukleáris asztro­fizikai kutatási területnek ezt figyelembe kell vennie, hogy minél jobban megértsük galaxisunk kémiai evolúcióját” – összegezte az eredményt Marco Pignatari, aki szerint sok munka vár még a mai és a jövő csillagász generációkra!•

Ezt a kutatást az Európai Kutatási Tanács (ERC) 2016-os Consolidator Grant 724560 számú programja támogatja.