Logo DBNL
De Gids. Jaargang 85 (1921)

De Gids. Jaargang 85

(1921)– [tijdschrift] Gids, De–rechtenstatus Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd

Vorige Volgende

De bouw van het sterrenstelsel.

Kapteyn's beteekenis voor de moderne astronomie1).

Wie de ontwikkeling beschrijft van de stellaire astronomie in de laatste 25 of 30 jaren, beschrijft het levenswerk van Prof. Kapteyn. In het Groningsch sterrekundig laboratorium zijn de methoden geboren en tot ontwikkeling gebracht, die van de studie van het systeem der vaste sterren een geheel nieuwe wetenschap hebben gemaakt.

In de eerste jaren na zijne benoeming tot hoogleeraar te Groningen (1878) ging Kapteyn's verlangen uit naar een eigen sterrewacht. Een astronoom zonder sterrewacht was toen ter tijd iets ondenkbaars. Het was de tijd van de opkomst der fotografische methoden in de astronomie. Nederland zou ook zijn fotografischen kijker moeten hebben, en het lag voor de hand de nieuwe methode te Groningen onder te brengen, in verband met den nieuw gestichten leerstoel. Er zijn werkelijk uitgewerkte plannen voor die sterrewacht geweest, een terrein buiten de stad was er zelfs reeds voor aangewezen, maar de sterrewacht is er nooit gekomen. Toen ten slotte de fotografische kijker aan Leiden werd gegeven, was het wel duidelijk dat Kapteyn voor het probleem zou komen te staan, hoe een astronoom zonder sterrewacht toch astronoom kon blijven.

Hij heeft het probleem opgelost, tot zegen voor de wetenschap. De oplossing is belichaamd in de stichting van het sterrekundig laboratorium te Groningen, dat, zelf niet in staat waarnemingen te verrichten, zijn materiaal, in den vorm van fotografische opnamen van den hemel, krijgt van vele sterrewachten over de geheele aarde verspreid. Kapteyn's bijzondere gaven als organisator van wetenschappelijk onderzoek, en evenzeer zijn eigenschappen van hart en karakter, maken hem bij uitstek geschikt om als leidende persoonlijkheid op te treden in een knooppunt van internationale samenwerking, en het is ongetwijfeld een geluk voor de wetenschap te achten, dat het toeval van de mislukking der sterrewachtplannen hem in die richting gestuurd heeft. Geen andere instelling heeft op de ontwikkelingsgang van de sterrekunde in de eerste twee decenniën dezer eeuw een zoo overwegenden invloed gehad als het Groningsche laboratorium.

Toen het laboratorium, op 16 Januari 1896, werd geopend met een ‘openbare les’, waarin Kapteyn het recht van bestaan bepleit van ‘een sterrekundige werkplaats, waar men geen gelegenheid zal hebben naar de sterren te zien, een sterrewacht, die geen sterrewacht is’, toen had feitelijk het laboratorium al minstens tien jaren bestaan, verborgen en onbekend, zonder naam en zonder behoorlijk onderdak. Het laboratorium is niet ‘gesticht’, het is langzamerhand ontstaan. Kapteyn had geen tijd eerst het zoo even genoemde probleem van den astronoom zonder sterrewacht theoretisch op te lossen, en daarna aan het werk te gaan; hij moest onmiddellijk werken, en uit die noodzakelijk om te werken is vanzelf de manier waarop hij werken zou te voorschijn gekomen. In den beginne heeft hij, als een gewoon astronoom, waarnemingen aan den hemel gedaan. Daar dit te Groningen niet kon, ging hij in de vacanties naar Leiden om daar op de sterrewacht afstandsbepalingen van vaste sterren te verrichten.

In denzelfden tijd valt de eerste correspondentie met Gill, den voortvarenden directeur van de Kaapsche sterrewacht, waaruit een hechte vriendschap is geboren, die voor beiden een rijke bron van levensgeluk, en van telkens verjongden ondernemingsmoed is geweest. Gill had, naar aanleiding van een fotografie, door een amateur van de komeet van 1882

gemaakt, de mogelijkheid ingezien om de sterren te fotografeeren, en door uitmeting dier fotografieën hunne plaatsen aan den hemel nauwkeurig te bepalen. Een enkele fotografische plaat vervangt aldus vele visueele waarnemingen aan den kijker. Gill had nu een plan gemaakt om met behulp der fotografie een volledigen census te maken van de sterren van het zuidelijk halfrond, zooals die voor het noordelijk halfrond door Argelander te Bonn was uitgevoerd. De fotografie zou in staat stellen met minder arbeid grootere nauwkeurigheid en beter waarborg voor volledigheid te leveren dan de oude visueele methoden. Het fotografeeren gebeurde aan de Kaap. Het uitmeten echter is veel omvangrijker werk dan het fotografeeren zelf. Gill ondervond tegenwerking in Engeland, waar men dacht dat zijn werk onnoodig was naast de zooveel grootere onderneming der ‘Carte du Ciel’, en de middelen om zijn plannen ten einde te voeren, werden hem onthouden. Kapteyn bood aan de platen te Groningen uit te meten. Veel aanmoediging van zijn Hollandsche collega's ondervond ook hij niet; men hield hem de bezwaren voor van een zoo groot, zoo eenvormig en vervelend, en zoo langdurig werk. Maar Kapteyn wilde werken. Hij schrijft aan Gill: ‘mijn enthousiasme weegt wel op tegen zes of zeven jaren van zulken arbeid.’ Gill en Kapteyn zetten door, het werk werd gedaan, en de C.P.D. (Cape Photographic Durchmusterung) is nu reeds meer dan twintig jaren publiek eigendom, en door alle astronomen gezegend als een onmisbaar hulpmiddel bij alle onderzoekingen aan den zuidelijken hemel en een rijke bron van gegevens. Het groote werk van de ‘Carte du Ciel’ is nog niet voltooid, en wanneer het voltooid zal zijn, waagt wel niemand te voorspellen. Maar dat, al ware het voltooid, de C.P.D. daarnaast even nuttig en onmisbaar zou zijn als zij nu is, daaraan twijfelt geen sterrekundige.

Bij de officieele opening van het laboratorium was het werk aan de C.P.D. zoo goed als voltooid. De meer dan een millioen waarnemingen, die daarvoor noodig waren, zijn alle verricht in twee kleine kamers van het physiologisch laboratorium, hem daartoe afgestaan door zijn vriend en collega Huizinga. Later is het laboratorium ondergebracht in het tijdelijk buiten gebruik gestelde woonhuis van den commissaris der Koningin, waarin, juist wegens die tijdelijkheid,

echter niets mocht veranderd worden. Weer eenige jaren later kreeg Kapteyn het afgekeurde mineralogisch laboratorium, en ten slotte, toen Huizinga's opvolger een nieuw gebouw had betrokken, eindigde de astronomie haar zwerftocht waar zij dien begonnen was: in het physiologisch laboratorium, maar thans het geheele gebouw, aangevuld met een paar waarnemingslokalen met behoorlijke fundeering in de kelders van het akademiegebouw.

 

Kapteyn's leven is gewijd aan het onderzoek van den bouw van het sterrenstelsel. Reeds de afstandsbepalingen te Leiden en het werk aan de C.P.D. stonden in dienst van dit groote probleem. Hij kan in dit opzicht beschouwd worden als de directe opvolger van de Herschel's. De klassieke astronomie stelde eigenlijk alleen belang in de lichamen van het zonnestelsel. De vaste sterren dienden als aanknoopingspunten bij de waarnemingen der planeten, en als wijzerplaat van het groote uurwerk, waarop de zeelieden den tijd aflezen, en waarvan de maan de wijzer is. In het eind van de 18e eeuw begon William Herschel het sterrenstelsel om zijn zelfs wil te onderzoeken. Het opvattend als één geheel, men zou kunnen zeggen als een organisme, denkt hij methoden uit, en verricht lange reeksen van waarnemingen om den bouw, de organisatie er van te ontdekken. Na de Herschel's was de belangstelling evenwel weer eenigszins geluwd. Kapteyn vat het probleem weer op.

Het spreekt vanzelf, dat voor het beantwoorden van de vragen, die zich hierbij voordoen, voor alles zéér veel materieel noodig is. Zooals een levensverzekeringmaatschappij niet weet, en ook niet behoeft te weten, wanneer deze of gene van hare verzekerden zal sterven, terwijl het voor haar van groot belang is den gemiddelden levensduur van menschen van verschillende kategorieën te kennen, zoo is het ook voor den onderzoeker van het sterrenstelsel niet belangrijk wat de afstand, of de snelheid van deze of gene individueele ster is, maar hij verlangt te weten den gemiddelden afstand, de gemiddelde snelheid, van sterren van bepaalde helderheid, van bepaalde kleur. Het onderzoek moet dus gericht zijn op het bepalen van gegevens voor groote aantallen van sterren. Hierop in het bijzonder zijn Kapteyn's methoden van werken ingericht.

Weinig astronomen zijn veelzijdiger dan hij, weinigen hebben op meer uiteenloopende gebieden oorspronkelijk en nieuw werk geleverd. Zijn afstandsbepalingen met den meridiaankijker te Leiden, reeds even vermeld, zijn uitgevoerd volgens een eigen methode, die later ook in de handen van anderen vruchtbaar is gebleken. Voor de uitmeting der Kaapsche platen construeerde hij een bijzonder apparaat, dat de waarnemingen en hun bewerking zeer bekortte. Een Groningsche smid zette het onder zijn leiding uit deelen van oude instrumenten in elkaar. Voor de bepaling van den afstand en de beweging der sterren stelde hij een nieuwe methode voor, berekend op het verkrijgen van nauwkeurige resultaten voor groote aantallen sterren. Platen volgens deze methode, voornamelijk te Helsingfors, vervaardigd, hebben jaren lang het voornaamste werkmateriaal van het Groningsch laboratorium uitgemaakt. Talrijk zijn zijne bijdragen tot de techniek der berekening en bewerking van astronomische waarnemingen.

Doch al deze zoo uiteenloopende onderzoekingen staan in dienst van het groote doel. Hoe diep hij ook verzonken moge zijn in de détails van een bijzonder onderwerp, steeds staat het groote probleem hem voor den geest en nooit wordt het ook maar één oogenblik uit het oog verloren. Dit is het geheim van zijn succes. Bij hem ziet men de zeldzame vereeniging tot een harmonisch geheel van twee geestesfunctiën, die van nature aan elkaar tegengesteld schijnen - en dat in de werkelijkheid ook dikwijls zijn -: de wijde blik en beheersching van groote problemen; en de nauwgezette toewijding aan technische détails van waarneming en berekening. Nooit was hem eenige arbeid te veel om een twijfelachtig punt, wellicht onbelangrijk op zich zelf, tot klaarheid te brengen, als het noodig was als deel van het geheel; maar nooit ook heeft hij zich laten verleiden een zijweg, hoe verleidelijk ook, verder te vervolgen, of een bijproduct fijner en eleganter af te werken, dan voor het hoofddoel noodig was.

Ieder wetenschappelijk probleem heeft twee kanten: de verzameling van het materiaal, en de bewerking daarvan tot algemeene resultaten: ‘the grinding of huge masses of facts into law’, zooals Darwin het noemt. Deze twee deelen van

het werk stellen geheel verschillende eischen, en dikwijls ziet men ze dan ook afzonderlijk en door verschillende personen uitgevoerd. Het karakteristieke van Kapteyn's werkmethode is de evenwijdige groei, in voortdurende wisselwerking, van beide tegelijk. Telkens zien wij hem een nieuwe methode toepassen op het op dat oogenblik beschikbare materiaal, ook al is dat materiaal nog niet zoo volledig als wel noodig zou zijn, en al is de methode nog niet in alle détails uitgewerkt, met het dubbele doel zoowel om de draagwijdte van de methode te toetsen, als om aanwijzingen te krijgen in welke richting het materiaal aanvulling behoeft. Zijn oeuvre is door deze manier van werken geworden tot een reeks van telkens nauwkeuriger en vollediger benaderingen tot een, uit den aard der zaak nooit geheel te bereiken, ideaal.

 

Ik zeide reeds dat Kapteyn's doel is de studie van den bouw van het sterrenstelsel. Dit moet eenigszins nader gepreciseerd worden.

Beschouwen wij de bevolking van een land. Men kan deze van uit twee verschillende gezichtspunten bestudeeren. Zuid-Holland is even groot als Friesland, maar in Zuid-Holland wonen meer dan vier maal zooveel menschen. Het aantal inwoners per vierkante kilometer is dus in Zuid-Holland veel grooter. Dit is de gemiddelde bevolkingsdichtheid. Zoowel in Friesland als in Zuid-Holland is de bevolking onregelmatig verspreid: op sommige plaatsen wonen de menschen dicht op elkaar, terwijl andere streken zoo goed als leeg zijn. Dit zijn lokale bijzonderheden. Kapteyn zoekt de gemiddelde dichtheid, d.i. de groote lijnen van den bouw van het sterrenstelsel; daarop zijn zijn onderzoekingsmethoden gericht. Voor het onderzoek der lokale détail-structuur zijn andere middelen noodig.

Het centrale vraagstuk der stellaire astronomie is dus voor hem: hoe zijn de sterren van verschillende lichtkracht over de ruimte verspreid? Bij een poging om de wijze, waarop Kapteyn dit probleem heeft aangevat, uiteen te zetten, is het onvermijdelijk dat ik mij tot een zeer schematisch overzicht beperk en alle praktische détails van de uitvoering terzijde laat. Een korte verklaring van enkele technische termen moge voorafgaan.

De sterren die wij om ons heen zien hebben zeer verschillende schijnbare helderheid. Dit is het gevolg van twee oorzaken. Ten eerste is hun werkelijke helderheid verschillend, ten tweede staan zij op verschillenden afstand van ons. Twee sterren van dezelfde werkelijke helderheid, die op denzelfden afstand staan, zullen ook dezelfde schijnbare helderheid hebben. De schijnbare helderheid wordt uitgedrukt in grootteklassen of magnitudes, en wel zoo dat een ster van de eerste grootte helderder is dan een van de tweede, terwijl de helderheid van eene grootteklasse tot de volgende steeds in dezelfde verhouding afneemt. Deze verhouding is zoo, dat een opklimming van vijf grootteklassen overeenkomt met verhonderdvoudiging van het licht en dus een ster van de eerste grootte precies honderd maal zooveel licht geeft als een van de zesde. De verhouding van een klasse tot de volgende is dus de vijfde-machtswortel uit 100, d.i. ongeveer 2½. De werkelijke helderheid, uitgedrukt in een bepaalde eenheid, heet lichtkracht. Als eenheid van lichtkracht neem ik de lichtkracht van een ster van de magnitude nul die op een afstand van een lichtjaar staat.1) De lichtkracht van de zon is ongeveer 12½ van deze eenheden.

Als van de drie gegevens: afstand, lichtkracht, magnitude, er twee bekend zijn kan men de derde berekenen. Immers de schijnbare helderheid van lichtbronnen van dezelfde werkelijke helderheid neemt af in de verhouding van het quadraat van den afstand, zoodat als de afstand verdubbeld wordt, de schijnbare helderheid viermaal zoo klein wordt. Van twee sterren van dezelfde lichtkracht, wier magnitude 5 grootteklassen verschilt, staat dus de zwakste op 10 maal grooteren afstand dan de helderste, daar de helderheid 100 maal kleiner, en 100 het quadraat van 10 is.

Nu is echter van deze drie gegevens voor de overgroote meerderheid der sterren slechts één bekend, n.l. de magnitude. Indien van alle sterren nog een tweede gegeven, b.v.

de afstand, bekend was, zou het mogelijk zijn een volledig model op schaal te maken, waarin de sterren van verschillende lichtkracht b.v. door bolletjes van verschillende grootte, of door lampjes van verschillende sterkte, zouden zijn voorgesteld, en waarin aan iedere ster haar plaats werd aangewezen. Wat zou men met zoo'n model doen, als men het had? Niet het als een curiositeit in een museum zetten, maar het bestudeeren om er uit af te lezen of het sterrenstelsel een bepaalden bouw heeft, die aan wetten en regels gehoorzaamt, en welke deze wetten en regels zijn. Niet het model interesseert ons, maar de structuur, niet de individueele sterren, maar de wetmatigheid van het geheele samenstel.

De structuur is bepaald door twee gegevens. Het eerste is de dichtheidswet, die aangeeft hoeveel sterren er in elke volume-eenheid - b.v. in elke kubieke lichteeuw - in verschillende deelen van het stelsel voorkomen. Het tweede is de lichtkrachtswet, die aangeeft hoe de sterren over de verschillende lichtkrachtsgroepen verdeeld zijn, dus hoeveel sterren van elke 1000 een lichtkracht hebben tusschen 1 en 10, hoevele tusschen 10 en 100 en zoo voorts.

Om tot de kennis der wetten te komen, behoeft men nu niet eerst het volledige model te construeeren, waartoe de kennis van den afstand van elke ster noodig zou zijn. Men kan volstaan met den gemiddelden afstand van bepaalde groepen van sterren. Kapteyn gaat uit van een dubbele groepeering der sterren, naar magnitude en naar snelheid van beweging. Om het exposé te vereenvoudigen laat ik de tweede klassificatie weg. Het beginsel der methode verandert daardoor niet. Wij denken ons de sterren dus alleen naar hun schijnbare helderheid gerangschikt en geteld. Er zijn aan den hemel 46 sterren van de tweede grootte, 134 van de derde,.... 458000 van de 10de,.... 941 500 000 van de 18de. Men moet niet denken dat deze getallen eenvoudig het resultaat zijn van een simpele telling: er komt veel meer bij kijken, dat wij hier niet vermelden kunnen.

Kapteyn bepaalt nu den gemiddelden afstand van de sterren van de 2de, 3de,...10de,...18de grootte. De 46 sterren van de 2de grootte staan gemiddeld op een afstand van 74 lichtjaren, de 134 van de 3de op 99 lichtjaren, etc. Dit is de gemiddelde afstand: de werkelijke afstanden zijn grooter of

kleiner. Het is nu weer niet belangrijk te weten welke sterren dichter bij zijn dan het gemiddelde, en welke verder af, maar hoeveel sterren een afstand hebben 2 maal, hoeveel 4 maal den gemiddelden afstand, hoeveel ½, hoeveel ¼, etc. Zoo is het voor de verzekeringsmaatschappij niet belangrijk wie van haar klanten oud zal worden en wie jong zal sterven, maar hoevelen langer zullen leven dan den gemiddelden levensduur en hoevelen korter. Deze verspreidingswet der afstanden is door Kapteyn afgeleid uit een statistisch onderzoek der werkelijk gemeten afstanden. Als zij bekend is, kan men de sterren over de verschillende afstanden distribueeren. Zoo zijn er b.v. van de 134 sterren van de 3e grootte, wier gemiddelde afstand 99 lichtjaren is, 18 dichter bij ons dan 60 lichtjaren, 24 tusschen 60 en 90, 36 tusschen 90 en 140, 37 tusschen 140 en 250 en 14 verder weg dan 250 lichtjaren.

De oplossing van het probleem is nu teruggebracht tot een kritische interpretatie der resultaten van deze distributie. Vestigen wij onze aandacht op de sterren die op een bepaalden afstand staan, b.v. tusschen 60 en 90 lichtjaren. Hieronder zijn er 24 van de derde (schijnbare) grootte, 10 van de tweede, etc. De lichtkracht van deze sterren kan men nu berekenen. Zoo is b.v. de lichtkracht van een ster van de 2e grootte, die op een afstand van 82 lichtjaren staat, 1000, die van een ster van de 3e grootte op denzelfden afstand 400, van de 4e 160. Heeft men nu alle sterren gedistribueerd, dan leidt men uit de sterren, die men op een bepaalden afstand vindt, dadelijk de verdeeling der sterren over de verschillende lichtkrachten, d.i. de lichtkrachtswet af. En door de aantallen van de verschillende lichtkrachten bij elkaar op te tellen, vindt men het totaal aantal sterren op elken afstand, waaruit de dichtheidswet onmiddellijk volgt.

Een eerste volledige bepaling der beide wetten volgens deze methode is in 1901 gepubliceerd. Een tweede bepaling, op veel uitgebreider materiaal berustend, is thans bijna gereed, en voorloopige resultaten er van zijn reeds bekend.

Uit de lichtkrachtswet, die uit dit tweede onderzoek volgt, blijkt dat onder 1000 sterren er zijn:

1 met lichtkracht grooter dan 1000
18 met lichtkracht tusschen 100 en 1000
122 met lichtkracht tusschen 10 en 100

328 met lichtkracht tusschen 1 en 10
352 met lichtkracht tusschen 0.1 en 1
151 met lichtkracht tusschen 0.01 en 0.1
27 met lichtkracht kleiner dan 0.01.

Zeer heldere sterren zijn zeer zeldzaam. Bij afnemende lichtkracht neemt het aantal sterren toe, tot een maximum bereikt wordt, ongeveer bij de lichtkracht 0.84, dus 1/15 van de zon. Daarna neemt het aantal sterren weer af. Eerst bij dit laatste onderzoek is het gelukt over dat maximum heen te komen. Vroeger reikten de gegevens voor zwakke sterren niet ver genoeg, en moest het onbeslist blijven of voor nog zwakkere sterren het aantal weer zou afnemen. Thans is dit zeker. Het is wel zeer waarschijnlijk dat dit afnemen zoo zal doorgaan, en dat zeer zwakke sterren even zeldzaam zijn als zeer heldere. Als dit zoo is, zou men moeten besluiten dat donkere sterren in het geheel niet bestaan. Er valt wel niet aan te twijfelen dat een ster, als zij oud wordt, langzamerhand uitdooft. Het gevonden resultaat beteekent dus, dat er zeer weinig oude en in het geheel geen doode sterren zouden zijn.

Wat de dichtheidswet betreft vindt men in dat gedeelte van het heelal, waar wij ons bevinden, 1300 sterren per kubieke lichteeuw. Verwijdert men zich van de zon, dan wordt de dichtheid geringer, en wel loodrecht op den melkweg veel sneller dan in het vlak van den melkweg. Men vindt per kubieke lichteeuw:

Afstand In den melkweg Buiten den melkweg
0 lichtjaren 1300 sterren 1300 sterren
326 lichtjaren 1300 sterren 716 sterren
818 lichtjaren 1300 sterren 520 sterren
2060 lichtjaren 750 sterren 160 sterren
5160 lichtjaren 270 sterren 21 sterren
13000 lichtjaren 65 sterren 1½ ster
12600 lichtjaren 10 sterren  
81800 lichtjaren 1 ster  

Natuurlijk zijn de getallen voor de grootste afstanden nog vrij onzeker. Anderhalve ster per kubieke lichteeuw is dan ook wel heel weinig, en men kan gerust zeggen dat, waar de formules dergelijke kleine getallen leveren, praktisch de grens van het sterrenstelsel bereikt is. Dit zou dus ongeveer

den vorm hebben van een ronde schijf - of een zeer afgeplatte ellipsoïde -, waarvan de dikte niet meer dan 25 000 lichtjaren is, de grootste middellijn echter 160 000 lichtjaren.

Hierbij is verondersteld dat wij ons nabij het midden van het sterrenstelsel bevinden. Er zijn duidelijke aanwijzingen, dat dit niet juist is, dat integendeel onze zon op een kleinen afstand (klein in vergelijking met de afmetingen van het stelsel) van het midden staat. Zoodra de plaats van de zon in het stelsel eenigszins nauwkeurig zal zijn aan te geven, zal natuurlijk een nieuwe benadering moeten ondernomen worden, waarin met die plaats wordt rekening gehouden.

 

Het moeilijkste gedeelte van dit geheele onderzoek is de bepaling van den gemiddelden afstand van sterren van verschillende grootteklassen en verschillende snelheid van beweging. Volgens Kapteyn's karakteristieke methode is deze bepaling telkens herhaald met het op elk oogenblik beschikbare materiaal. Dit materiaal bestaat natuurlijk in de eerste plaats uit de werkelijk gemeten afstanden. In 1901, toen de eerste bepaling gemaakt werd, waren van slechts 58 sterren de afstanden met voldoende nauwkeurigheid bekend. In de derde (als ik mij niet in den tel vergis) bepaling, die nu ongeveer gereed is, zijn 853 direct gemeten afstanden verwerkt. Voor het grootste gedeelte echter, en speciaal voor de zwakke sterren, berust de bepaling van den gemiddelden afstand op het onderzoek van de bewegingen der sterren, en wel in het bijzonder op dat gedeelte dier beweging, dat de afspiegeling is van de beweging van het zonnestelsel door de ruimte.

Als wij in een trein zitten zien wij het landschap ter weerszijden aan ons voorbij schuiven. Deze schijnbare beweging is langzamer voor ver verwijderde voorwerpen, dan voor die vlak langs den weg staan, maar zij is voor alle in dezelfde richting, n.l. tegengesteld aan die van den trein. Men kan dus de richting van de beweging van den trein bepalen door de richting van de schijnbare beweging der huizen en boomen vast te stellen.

Daar de schijnbare beweging, die de afspiegeling is van onze eigen beweging, omgekeerd evenredig is met den afstand der voorwerpen, kan zij, als eenmaal deze laatste bekend is, als maat voor dien afstand dienen. Het is dus duidelijk dat de bepaling van de richting en grootte der zonsbeweging

voor de studie van het sterrenstelsel van fundamenteel belang is. Het probleem is echter bij de beweging van de zon tusschen de sterren minder eenvoudig dan bij die van den trein door het landschap. Immers de boomen en huizen staan stil, maar de sterren bewegen zich zelf ook. Vele sterrekundigen hebben reeds sedert lange jaren hun krachten aan dit probleem gewijd, doch de uitkomsten door verschillende onderzoekers verkregen, liepen zeer uiteen. Kapteyn zag zich dus, omstreeks 1902, genoodzaakt het vraagstuk zelf ter hand te nemen. Hij kwam daarbij tot een uitermate verrassend resultaat: de ontdekking der twee sterstroomen.

Stellen wij ons den trein voor - misschien is het beter tot de oude trekschuit terug te keeren, om niet door de overmatige snelheid van den trein den juisten blik op de verhoudingen te verliezen - stellen wij ons dus de schuit voor, varend tusschen weilanden met koeien. De koeien bewegen zich al grazend zonder doel of regelmaat, de eene in deze, de andere in gene richting. De schijnbare beweging, die de reiziger waarneemt, zal voor iedere koe een andere zijn, maar al deze individueele bewegingen zullen tevens de afspiegeling van de beweging van de schuit bevatten, en onder alle richtingen zal ééne de overhand hebben, n.l. die, tegengesteld aan de richting van de schuit. Deze richting is het, die door de verschillende onderzoekers was bepaald. Toen Kapteyn nu de oorzaak van de slechte overeenstemming tusschen de verschillende uitkomsten trachtte op te sporen, kwam hij tot de verrassende ontdekking, dat er niet één, maar twee bevoorrechte richtingen zijn. De schuit evenwel heeft slechts één beweging. De conclusie is dus, dat de koeien niet onregelmatig door elkaar loopen, maar dat er twee kudden zijn, die elk in een vaste richting trekken, elkaar doorkruisend. Daarbij beweegt zich de eene koe langzamer, de andere sneller dan het gemiddelde van de kudde, de eene meer naar rechts, de andere meer naar links, zoodat op het eerste gezicht de gemeenschappelijke beweging van de kudde niet opgemerkt wordt; maar zij is er, en zij is voor de studie van het geheel van grooter belang dan de individueele bewegingen, juist omdat in haar een regelmatigheid der structuur tot uiting komt, terwijl de afzonderlijke bewegingen toevallig zijn.

Dat zulk een ontdekking een omwenteling moest teweeg brengen in de denkbeelden over den bouw van het sterrenstelsel, behoeft niet in den breede betoogd te worden. In de jaren die sedert hare publicatie verloopen zijn, hebben vele astronomen zich met de studie der sterstroomen bezig gehouden, de methoden van statistisch onderzoek zijn zeer verbeterd, veel belangrijke resultaten zijn bereikt, maar tot een eindoordeel is men nog niet gekomen. Zelfs de fundamenteele vraag: - is het sterrenstel een twee-eenheid, bestaande uit twee verschillende stelsels, die slechts toevallig, en misschien slechts gedeeltelijk, elkaar doordringen; of is het, niettegenstaande den dualistischen schijn, toch één organisch geheel en is de dubbele strooming slechts een uit zijn constitutie volgend verschijnsel? - heeft nog geen antwoord gevonden.

 

Heeft de ontdekking der twee sterstroomen veel nieuwe uitzichten geopend, en nieuwe vragen gesteld, nog steeds zijn Kapteyn's methoden van onderzoek het machtigste instrument dat wij bezitten om ook de nieuwe moeilijkheden te bestrijden. Wij spraken tot nu slechts over twee wetten, die den bouw van het sterrenstelsel bepalen: de dichtheidswet en de lichtkrachtswet. Er is echter nog een derde, van evenveel belang, n.l. de snelheidswet, die aangeeft hoevele sterren van elke 1000 een snelheid hebben kleiner dan 10 kilometer per secunde, hoevele tusschen 10 en 20, tusschen 20 en 30, etc. Ter bepaling van deze snelheidswet kan men dezelfde methoden toepassen, die tot de kennis van de lichtkrachtswet geleid hebben. Immers de schijnbare snelheid neemt, evenals de schijnbare helderheid, af met toenemenden afstand, (alleen natuurlijk omgekeerd evenredig met den afstand zelf en niet met het quadraat er van), en men kan dus uit de schijnbare snelheden de ware vinden geheel langs denzelfden weg als men uit de schijnbare helderheden de ware lichtkracht vond. Als bijproduct zal daarbij weer de dichtheidswet te voorschijn komen, en natuurlijk zal dit dezelfde wet moeten zijn, die men bij de afleiding der lichtkrachtswet vond. De moeilijkheden zijn hier echter veel grooter dan bij de lichtkrachtswet. Ten eerste zijn de schijnbare bewegingen der sterren wegens hun kleinheid veel moeilijker te bepalen dan de schijnbare helderheden. Het materiaal waarop het onder-

zoek berust is dus veel minder uitgebreid en volledig. Maar er is een tweede, misschien nog ernstiger, moeilijkheid. De waargenomen schijnbare bewegingen zijn niet die der sterren zelve alleen: zij bevatten ook de afspiegeling der zonsbeweging, en ook nog de stroombeweging. Voordat zij als grondslag van een statistisch onderzoek kunnen gebruikt worden, moeten zij van de zonsbeweging en van de stroombeweging bevrijd worden. Dat dit niet zoo eenvoudig is, spreekt vanzelf.

Gelukkig is er nog een andere bron, waaruit wij kennis omtrent de snelheden der sterren kunnen putten. Het is n.l. mogelijk met den spectroskoop de snelheid, waarmee een ster zich van ons verwijdert of ons nadert, rechtstreeks te meten. Deze meting geeft de snelheid dadelijk in kilometers per secunde; het verschil tusschen schijnbare en ware snelheid valt hier weg, en men kan dus de snelheidswet direct uit de waargenomen grootheden bepalen, zonder tusschenkomst van de dichtheidswet. In dit opzicht is dus deze methode veel eenvoudiger. Ook zij echter is voorloopig nog beperkt in hare toepassing, door dat nog maar van betrekkelijk weinig sterren, en alleen van de helderste, de snelheid spectroskopisch gemeten is. Bovendien moeten deze snelheden natuurlijk, evenals de schijnbare bewegingen, eerst van de zonsnelheid en de stroomsnelheid bevrijd worden.

Deze moeilijkheden hebben Kapteyn en zijn leerlingen niet afgeschrikt, en reeds thans kan de snelheidswet in groote trekken aangegeven worden, hoewel zij nog lang niet zoo nauwkeurig bekend is als de lichtkrachtswet. Kennen wij de snelheidswet, dan kunnen wij het sterrenstelsel als een dynamisch systeem beschouwen, terwijl de dichtheidswet alleen ons slechts in staat stelde het als een statisch systeem te behandelen. Wij kunnen, uit de dichtheidswet, de krachten berekenen die in elk punt van het stelsel werken tengevolge van de aantrekking van alle sterren, en wij kunnen nagaan welke de uitwerking dezer krachten is op de snelheden der sterren. De werkelijk voorkomende snelheidsverdeeling, zoo als die door de snelheidswet gegeven wordt, moet zóó zijn, dat zij in het veld van die krachten kan blijven bestaan. Deze en dergelijke overwegingen zullen leiden tot een dieper inzicht in de constitutie van het stelsel, en het is niet geheel

hersenschimmig te hopen, dat misschien zelfs het verschijnsel der sterstrooming zich aldus zal laten verklaren.

 

Deze beschouwingen hebben ons gebracht naar het uiterste, nog ondoorvorschte gebied der wetenschap, waar aan alle kanten de onbeantwoorde vragen ons omringen. Om in dit gebied te kunnen doordringen, om de vragen te beantwoorden, ja, zelfs om ze behoorlijk te kunnen stellen, is het allereerste vereischte meer materiaal, altijd meer gegevens, om betrouwbare gemiddelden te kunnen verkrijgen; vooral gegevens omtrent altijd weer zwakkere sterren. Deze honger naar feiten laat zich niet meer stillen door de oude methoden waarbij omstandigheden of persoonlijke voorkeur de werkwijze van den astronoom bepaalden. Voortaan is eene zorgvuldig beraamde vereenigde actie noodig, die aller krachtsinspanning op van te voren gestelde doeleinden samentrekt.

Reeds in 1896, in de rede waarmede hij het sterrekundig laboratorium opende, wees Kapteyn op de noodzakelijkheid van zoodanige concentratie. In hetzelfde jaar 1905, waarin de ontdekking der twee sterstroomen werd bekend gemaakt, stelde hij een uitgewerkt plan van waarnemingen op.

Het is een bekend gezegde, dat men met statistieken alles bewijzen kan. Dit is ook zoo, als men de statistieken uitzoekt met het vooropgestelde doel om iets te bewijzen. Het gevaar voor een dergelijke - dikwijls onbewuste - voorkeur in de keuze van het materiaal bestaat ook hier. Kapteyn stelde daarom voor een tweehonderdtal streken van den hemel te kiezen volgens een bepaald regelmatig schema, in den blinde toegepast, zonder eenige voorkeur voor streken die om een of andere reden interessant zouden kunnen schijnen. In deze tweehonderd streken zullen bepaald worden de aantallen, de helderheden, de kleur, de afstand, de beweging, zoowel de gewone astronomische als de spektroskopische, van alle sterren tot de zwakste toe, die met onze tegenwoordige hulpmiddelen waarneembaar zijn.

Dit ‘Plan of selected Areas’ werd, na op het congres der British Association in Zuid-Afrika in 1905, en op de stoomboot onderweg er heen, met enkele vakgenooten rijpelijk besproken te zijn, in 1906 aan de astronomische wereld voorgelegd. Het vond veel bijval, sterrewachten in alle oorden

der wereld werken er aan mee, en reeds is een belangrijk deel van den oogst binnengehaald. Het leeuwenaandeel in de bewerking der waarnemingen valt natuurlijk aan het Groningsche laboratorium ten deel.

 

Thans is Kapteyn zeventig jaar, en zal zijn officieele band met Groningen en met het laboratorium verbroken worden. Maar hij blijft werken. Het is of het hem voorbeschikt is dat hij altijd ten langen leste weer op zijn punt van uitgang moet terugkomen. Zoo is het met het laboratorium gegaan, en zoo gaat het nu hemzelf: uit Groningen verdreven komt hij weer te Leiden terug. Dezelfde Leidsche sterrewacht, waar hij bijna een halve eeuw geleden zijn loopbaan begon, en waar hij met den meridiaankijker werkte, ziet hem thans als waarnemend adjunct-directeur voor de meridiaan-afdeeling terug, en verwacht van zijn altijd jeugdige werkkracht en initiatief een krachtigen impuls in haar verjongingsproces. Het is karakteristiek voor Kapteyn's grootheid en eenvoud van hart, dat conventioneele bezwaren tegen het aanvaarden van deze formeel ondergeschikte verhouding tot een vroegeren leerling, om aan de verwezenlijking van diens plannen mede te werken, zelfs niet bij hem zijn opgekomen.

Dat Kapteyn langzamerhand in de wetenschappelijke wereld een positie van groot gezag heeft verworven, en velen hem om raad en hulp vragen, spreekt wel vanzelf. Gedurende zijn geheele loopbaan is hij voortdurend in persoonlijk contact geweest met de leidende sterrekundigen van alle landen, en in vele gevallen is uit die wetenschappelijke samenwerking een hechte vriendschap gegroeid. Het meest heeft hij zich, vooral in de laatste 10 of 12 jaren, in Amerika thuis gevoeld, waar hij als ‘research associate’ van de door de Carnegie Institution op Mount Wilson gestichte sterrewacht aan de voorbereiding en organisatie van het werk van die instelling deelneemt, en haar wonderbaarlijk productievermogen nog verhoogt. Wat het is dat de Amerikanen in hem zien, blijkt het best uit de woorden van Hale, den directeur van Mount Wilson: ‘Zijn rijke verbeelding, zijn wijde blik en zijn prachtig optimisme hebben ons aangespoord tot inspanning van onze beste krachten en ons aangemoedigd problemen van wijde strekking aan te vatten.’

Heb ik in het bovenstaande gepoogd, de beteekenis van Kapteyn's wetenschappelijken arbeid eenigszins te doen uitkomen, toch kon deze schets niet dan zeer onvolledig zijn. Vele gebieden der sterrekunde heb ik onaangeroerd moeten laten, nog minder is het mogelijk geweest te gewagen van de beteekenis zijner bijdragen tot andere, van de astronomie meer of minder ver af staande wetenschappen - onderzoekingen over den groei van boomen, over waarschijnlijkheids-rekening en andere. - Doch zelfs al had dit kunnen geschieden, dan nog zou Kapteyn's persoon slechts onvolledig zijn uitgebeeld. Wel is zijn astronomisch werk altijd de kern van zijn leven geweest, maar hij is allerminst, als een typisch ‘geleerde’, daarin opgegaan. Integendeel, voor de gansche natuur, voor alle uitingen van den menschelijken geest heeft hij een warme en levendige belangstelling. Hij neemt deel aan geologische excursies, bespiedt en beluistert de vogels in bosch en hei, - wij noemen slechts een paar van zijn ‘liefhebberijen’. Maar bovenal is hij een mensch met een warm hart, gezellig prater, altijd vol belangstelling voor iedereen, voor alles wat menschelijk is, en voor zijn vrienden een echt en waar vriend, in den volsten zin, dien dat schoone woord kan hebben. Voor ieder, die ook maar oppervlakkig met hem in aanraking komt, is, niettegenstaande zijn groote bescheidenheid en eenvoud, ondanks zijn tegenzin in alles wat ook maar in de verte naar ostentatie zweemt, onmiskenbaar die niet te omschrijven atmospheer, die een waarlijk groot man omgeeft.

 

W. de Sitter.


Vorige Volgende

Over dit hoofdstuk/artikel

auteurs