De Gids. Jaargang 115

[p. 173]

XVII
H.C. van de Hulst
De sterrekunde

Een van de oude bolwerken van de stad Leiden draagt het complex gebouwen van Nederlands grootste sterrewacht.¹

Wie voor het eerst de sterrewachtlaan met zijn spelende kinderen, zijn huizen aan één kant en zijn tuinen aan de andere kant, inwandelt, zal eerder denken een hofje binnen te stappen dan een centrum van wetenschap. Maar de zes koepels, die deze gebouwen een wat uitheemse aanblik geven, heffen deze waan op en een kort verblijf is al voldoende om allerlei andere tekenen te zien van het wetenschappelijk onderzoek, dat hier in stilte zijn gang gaat.

De andere universiteitssteden tonen op kleiner schaal een dergelijk beeld. Ook in Utrecht staat de sterrewacht op een bolwerk van de stad. De oorspronkelijke muren van dit bolwerk zijn nog gedeeltelijk bewaard en het draagt nog zijn oorspronkelijke naam ‘Sonnenborgh’, een naam die wel heel passend is sinds de huidige directeur Minnaert in 1937 begon het onderzoek van deze sterrewacht hoofdzakelijk op de zon te richten. Groningen heeft zijn ‘Sterrekundig Laboratorium Kapteyn’. Het laboratorium draagt deze naam met trots, want J.C. Kapteyn heeft in de laatste jaren van de vorige eeuw bewezen, dat het ook zonder kijkers kan. Hij deed dit door in een kleine werkruimte elders opgenomen foto's van de sterrehemel nauwkeurig op te meten. En zelfs nu sinds enkele jaren op het gebouw een kijker en een koepel gekomen zijn, is het een laboratorium blijven heten. Geïnspireerd hierdoor heeft Pannekoek in Amsterdam het ‘Sterrekundig Instituut’ opgericht, dat ook geheel zonder kijkers is. Het is van het begin af aan gericht geweest op de studie van de natuurkunde der hemellichamen - de astrophysica-, die door het meten van elders opgenomen foto's van sterspectra en door theoretische studies beoefend wordt. De huidige directeur Zanstra zet deze traditie voort.

Nog op veel meer plaatsen in Nederland wordt de sterrekunde met kracht

1 De schrijfwijzen zijn nog steeds uiteenlopend: sterrewacht en sterrenwacht, sterrekunde en sterrenkunde. We houden ons aan de thans meest gebruikte schrijfwijze zonder n.

[p. 174]

beoefend, want Nederland heeft een groot aantal sterrekundige amateurs. Deze amateurs kunnen door hun lidmaatschap van de ‘Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrekunde’ profiteren van de raadgevingen van beroepsastronomen en soms ook door hun eigen waarnemingen een steentje tot het wetenschappelijk onderzoek bijdragen. Ze werken vaak met zelfgebouwde kijkers. Het juweel onder de amateurssterrewachten is wel de Dr A.F. Philips-sterrewacht te Eindhoven.

Een plaats, waar men geen sterrekundig onderzoek zou vermoeden, is Radio Kootwijk. En toch heeft deze naam in de sterrekundige wereld sinds kort een bekende klank. Want hier worden de Nederlandse onderzoekingen over de radiosterrekunde verricht, waarover meer bijzonderheden beneden volgen.

Uit deze opsomming heeft u een indruk gekregen van de plaatsen waar en de personen door wie de sterrekunde in Nederland wordt bedreven. Tevens noemde ik reeds enkele van haar vele aspecten. Maar het voornaamste aspect van de Nederlandse sterrekunde is, dat zij niet Nederlands is maar internationaal.

Alle instituten hierboven genoemd genieten internationale bekendheid. Dit is zeker voor een deel een gevolg van het feit, dat de sterrekunde een vak is, dat zich krachtens zijn aard boven de landsgrenzen verheft en zelfs de psychologische barrières, die het gevolg zijn van gespannen internationale verhoudingen, minder groot doet zijn.

Dit geldt voor vele takken van zuivere wetenschap, maar wordt in de sterrekunde nog versterkt door het feit, dat deze wetenschap beoefend wordt door een klein aantal personen over de gehele wereld, die sterk op elkaar zijn aangewezen. Op het ogenblik zijn in Nederland elf personen met de doctorsgraad vast verbonden aan een van de sterrewachten; voegt men de doctorandi en de studentassistenten hierbij, dan wordt dit aantal verdubbeld.

Toch kan dit alles niet verklaren, waarom juist Nederland zo vele en zo grote astronomen heeft voortgebracht in de laatste halve eeuw en - voor zover we kunnen beoordelen - nog steeds voortbrengt. Daar voor hen in Nederland geen bestaan te vinden is, moet een groot deel emigreren. En met succes: van de huidige generatie zijn er zes directeuren van Amerikaanse sterrewachten geworden. Onze Amerikaanse vrienden merken wel eens in scherts op, dat dit uitsluitend een gevolg van het slechte weer in Nederland is. De Nederlandse sterrekundigen worden niet bij voorbaat afgeschrikt door het vele nachtelijke werk en hebben tijd om te denken en te rekenen, i.p.v. te kijken en te fotograferen. Dit is een charmante wijze

[p. 175]

om een halve waarheid uit te drukken. Inderdaad is het voor de astronomen aan de grote sterrewachten in Californië en Texas bijzonder moeilijk om meer te doen dan een eerste schifting en discussie van het waarnemingsmateriaal. Hier kunnen de sterrekundigen in Europa, waar de wetenschapsbeoefening in het algemeen reeds meer naar het rustig overwegen en en het grondig onderzoeken neigt, mooi aanvullend werken. Men hoede zich er voor, deze onderscheiding categorisch te stellen.

Het zou nu uiterst interessant zijn - en zeer passend voor dit nummer van De Gids - deze traditie van Nederlands-Internationale sterrekunde als cultureel verschijnsel te beschouwen en na te gaan hoe zij tot stand is gekomen en in stand wordt gehouden. We beleven thans weliswaar een ‘Gouden Eeuw’ der Nederlandse sterrekunde, maar we hebben geen garantie, dat deze automatisch zal blijven voortbestaan.

Deze traditie heeft ongetwijfeld een aanvang genomen door de visie en het doorzettingsvermogen van één man: Kapteyn.

In 1877 werd hij op zesentwintig jarige leeftijd benoemd tot hoogleraar te Groningen, waar niet eens een sterrewacht was. Hij maakte van deze nood een deugd en begon, eerst alleen, later met enige helpers, sterren te tellen op fotografische platen. Dit was een onderzoek met bescheiden middelen, maar van grootse omvang, want het ging om de afmeting en vorm van ons melkwegstelsel, d.i. van de zwerm van miljarden sterren, waarvan de zon er een is. Ondanks alle verschillen tussen de sterren van verschillende typen geldt gemiddeld de regel, dat een ster des te verder weg staat naarmate hij zwakker schijnt. En zo begon Kapteyn door steeds zwakker sterren te tellen de diepten van de melkweg te peilen. Het is niet mogelijk hier zelfs maar een korte schets te geven van de ontwikkeling van dit onderzoek. Genoeg zij, dat Kapteyn wist waar hij naar toe wilde. Toen bleek dat er te weinig gegevens over het Zuidelijk deel van de melkweg waren, zocht hij samenwerking met de sterrewacht te Kaapstad. Toen al duidelijker bleek, hoe belangrijk de physische verschillen tussen de verschillende stertypen waren, werd hij vanaf de oprichting een geregeld bezoeker van de Mount Wilson sterrewacht in Californië. Toen het tel- en meetwerk zelfs bij goede internationale samenwerking te veel bleek te worden, organiseerde hij een plan waarbij onderzoekingen van allerlei aard geconcentreerd werden op een aantal ijkvelden (selected areas) aan de hemel. De uitwerking van dit plan, dat zich reeds in allerlei verfijningen heeft begeven, staat nog onder leiding van zijn opvolger van rhijn.

Van Kapteyn uit heeft de moderne sterrekunde zich in Nederland verbreid. Dit geldt zowel voor hen die niet uit de Groningse school voort-

[p. 176]

kwamen, zoals de Deen Hertzsprung, die jarenlang directeur van de Leidse sterrewacht is geweest en Pannekoek, die zichzelf heeft opgeleid, als voor zijn directe leerlingen De Sitter, Van Rhijn en Oort. Het zij mij vergund een systematisch relaas van hun onderzoekingen en ontdekkingen geheel achterwege te laten. Wat in deze onderzoekingen opvalt is, dat enerzijds met alle kracht een eenmaal gevonden methode wordt geperfectionneerd en de toepassing ervan wordt doorgezet, ook wanneer dit jarenlang taai werk kost. Anderzijds is deze gehele tijd gekenmerkt geweest door zo snelle wisselingen in de technische mogelijkheden en - daarmee hand in hand - zulke wisselende doelstellingen in het onderzoek, dat vaak slechts een prijsgeven van de methode en het aanpakken van nieuwe mogelijkheden tot de beste resultaten leidde. Dit geeft de moderne sterrekunde iets ongemeen levends. Om deze trekken te illustreren zal ik enkele voorbeelden van recente onderzoekingen noemen.

1. De Kenya-expeditie.

Kortgeleden zijn de leden en de instrumenten van de Kenya-expeditie naar Leiden teruggekeerd. In een tijdelijke waarnemingspost op een hoogvlakte minder dan een kilometer van de equator zijn gedurende drie en een half jaar metingen verricht. Hoofddoel was het verkrijgen van een systeem van betrouwbare declinaties. De moeilijkheden in deze tak van de fundamentele sterrekunde zijn te vergelijken met die van een tekenaar, die op een groot vel papier allerlei figuren van rechte lijnen en haakse hoeken moet tekenen, terwijl het papier steeds bobbelt en scheef trekt. Het ‘bobbelen en scheeftrekken’ is gelegen in de breking door de dampkring; de enige manier om ‘het papier glad te strijken’ is te gaan waarnemen op de equator, waar alle sterren loodrecht op en onder gaan. De waarnemingen zijn goed gelukt, maar er zal nog veel rekenwerk verricht moeten worden voor de resultaten klaar zijn.

2. Foto-electrische fotometrie.

De kijker is slechts een hulpinstrument ter afbeelding van de sterrenhemel; de daarachter geplaatste ontvanger van het sterlicht is de hoofdzaak. Nadat het oog deze belangrijke plaats had moeten inruimen voor de fotografische plaat, is deze op zijn beurt voor vele doeleinden verdrongen door de fotocel. Speciaal tijdens de oorlog is deze techniek zo ontwikkeld, dat nu voor het meten van de helderheid van de sterren vrijwel uitsluitend

[p. *5]

Links: Een kijkje in de Sterrenwacht te Utrecht
Rechts: De parabolische antenne te Kootwijk, waarmee de radiogolven van de melkweg ontvangen worden

[p. *6]

De Sterrewacht te Leiden

[p. 177]

fotocellen worden gebruikt. Ook in Leiden is men daarop overgegaan, maar door de hogere nauwkeurigheid is nog beter gebleken hoe slecht de lucht in Holland (zelfs bij heldere hemel) voor de sterrekunde is. Nu worden de in Leiden gebouwde foto-electrische instrumenten meestal een jaar of langer aan de Leidse kijkers gebruikt en verbeterd en daarna verrichten ze hun belangrijkste diensten in een beter klimaat, in het bijzonder in Zuid Afrika, waar de Leidse sterrewacht sinds 1937 te Johannesburg een eigen kijker bezit.

3. De Utrechtse zonneatlas.

De beide vorige voorbeelden kunnen beschouwd worden als een rechtstreekse voortzetting van het door Kapteyn begonnen onderzoek. Het onderzoek van de zon te Utrecht, aanvankelijk op het physisch laboratorium, later op de sterrewacht, kwam uit heel andere initiatieven voort. Toen de in Utrecht ontworpen techniek van intensiteitsmetingen in het spectrum ver genoeg geperfectionneerd was, leek het wenselijk de details van het spectrum van de zon in een atlas vast te leggen. Hiervan werden - men zou bijna zeggen natuurlijk - platen opgenomen met de beste zonnekijker, nl. die van Mt Wilson. De bewerking te Utrecht was langdurig en moeilijk, maar de atlas, een boek waarin de kleurenband van rood tot violet zestig meter beslaat, kwam net voor de oorlog klaar. Sindsdien heeft hij voor tientallen onderzoekingen hier en elders een onmisbare grondslag gevormd.

4. Theoretisch onderzoek.

De verleiding tot zuiver theoretisch werk, waarvoor geen kille nachten aan de kijker of inspannend turen door een microscoop nodig zijn, is in Nederland steeds groot geweest. De Sitter's studie over het ‘uitdijend heelal’ is wel het beroemdste voorbeeld hiervan. Tijdens de oorlog, toen de gelegenheid tot ander werk ongunstig was, hielden vijf Nederlandse astronomen en physici zich bezig met de eigenschappen van de donkere wolken die tussen de sterren zweven. Deze wolken waren maar al te goed bekend omdat ze ons uitzicht belemmeren en dus de studie van verre delen van de melkweg onmogelijk maken. De studie voerde tot het resultaat, dat deze wolken waarschijnlijk bestaan uit fijne stofjes, die ontstaan en voortdurend aangroeien door het invangen van nieuwe moleculen uit het ijle gas, dat ook tussen de sterren zweeft. Veel van de conclusies en redeneringen

[p. 178]

waren speculatief en niet direct te toetsen. Maar ze hebben nieuwe wegen van onderzoek geopend. In 1949 was er een internationaal symposium over de beweging van deze gas- en rookwolken. Hoe langer hoe meer ziet het er naar uit, dat deze wolken en niet de sterren de grote structuur van de melkweg bepalen.

5. Radiosterrekunde.

Dit is een geheel nieuwe en wellicht de interessantste tak van de moderne sterrekunde: hij berust op de techniek om niet lichtgolven maar radiogolven uit het hemelruim op te vangen. Dit zijn geen nieuwsberichten. Zo min als het licht van de sterren betekent, dat iemand daar een zoeklicht heeft opgesteld, zo min betekent de radiostraling van de sterrenhemel, dat iemand daar een radiozender bedient. Deze zenders zijn de atomen.

De ontwikkeling van deze nieuwe sterrekunde naast de gewone is twintig jaar geleden met de eerste metingen in Amerika begonnen maar heeft pas na de oorlog, vooral in Australië en Engeland, een grote vlucht genomen. Sindsdien volgt verrassing op verrassing. Natuurlijk werd deze ontwikkeling door de Nederlandse astronomen met grote belangstelling gevolgd en rees de wens, zelf ook practisch werk hierin te verrichten. De golven gaan dwars door de wolken heen, zowel door de aardse wolken als door de donkere wolken van de melkweg. Deze beide feiten zijn wel erg aantrekkelijk, het eerste speciaal voor de astronomen in het slechte klimaat van Nederland, het tweede voor hun vakgenoten van de gehele aarde. Om een degelijke opzet te vormen werd een stichting gevormd, die door vertegenwoordigers van de sterrewachten te Leiden en Utrecht, van de N.V. Philips, van P.T.T. en van het K.N.M.I. wordt bestuurd. Als doelwit werd gekozen de straling uitgezonden door de waterstofatomen van het melkweggas, op een golflengte van 21 cm. Deze straling was nog niet ontdekt, maar in 1944 door een Nederlander voorspeld, en het doel was dus voor een beginnende werkgroep wel hoog gegrepen. Het is echter gelukt: in het voorjaar van 1951 werd met korte tussenpozen deze straling aangetoond in Amerika, Nederland en Australië. De gelijktijdigheid van deze ontdekkingen is niet toevallig. Zoals in de sterrekunde gebruikelijk, hielp men elkaar met allerlei informaties vooruit en bereikte zo ook samen het doel. Het voert te ver, het belang van deze ontdekking uiteen te zetten. Nederland heeft thans ook op dit nieuwe gebied een eerste plaats. Een waarneming van enkele uren te Kootwijk geeft thans gegevens over de bouw en rotatie van de melkweg, waarvoor Kapteyn gaarne vele jaren

[p. 179]

moeizaam werk zou hebben overgehad, indien ze met de klassieke middelen bereikbaar waren geweest. Uit de in Juli 1952 verrichte metingen tekenen zich reeds duidelijk verschillende spiraalarmen van ons melkwegstelsel af.

Hoe moet op grond van deze voorbeelden onze conclusie luiden? Noch het zich openen van nieuwe wegen van wetenschap, noch het beschikbaar zijn van personen met een geschikte opleiding om deze wegen te gaan spreekt vanzelf. Persoonlijke inspiratie en persoonlijke contacten vormen hier de hoofdfactoren. De Nederlandse Astronomen Club brengt de astronomen van Nederland en Vlaanderen samen met hun vakgenoten die leraar zijn geworden. Door lezingen voor amateurs en voor volksuniversiteiten geniet een wijder publiek mee van de nieuwe ontdekkingen. En op de jaarlijkse astronomenconferentie zijn docenten en studenten van alle universiteiten van Nederland bijeen om de traditie voort te zetten. Laten we hopen dat de bloeitijd van de sterrekunde in Nederland nog niet ten einde loopt.

Bibliographie

Alle belangrijke ontwikkelingen in de sterrekunde worden besproken in het tijdschrift Hemel en Dampkring (Orgaan van de Ned. Ver. voor Weer- en Sterrenkunde; bureau: Planetarium, Den Haag). De wetenschappelijke publicaties verschijnen in Bulletins of the Astronomical Institutes of the Netherlands. Voor de vroegere periode zie: H. Hertzsprung-Kapteyn, J.C. Kapteyn, Zijn leven en werken (Noordhoff, Groningen, 1928)