Ons Erfdeel. Jaargang 37

[p. 252]

Jan Hendrik Oort (1900-1992) tijdens een televisieopname - Foto Loek Zuyderduin.

[p. 253]

Jan Hendrik Oort (1900-1992) gaf vorm aan de 20ste-eeuwse astronomie

Govert Schilling
werd geboren in 1956 in Meerkerk. Is programmaleider bij het ‘Artis planetarium’ in Amsterdam en freelance wetenschapsjournalist. Publiceerde artikelen in ‘De Volkskrant’ en ‘Intermediair’ en verscheidene boeken over sterrenkunde, waarvan ‘Werelden naast de aarde’ (1990) genomineerd werd voor de ‘Kijk/Wetenschapsweekprijs voor het beste Nederlandstalige populair-wetenschappelijke boek’.
Adres: Dr. H.Th. s' Jacoblaan 36, NL-3571 BM Utrecht

Op donderdag 5 november 1992 overleed Jan Hendrik Oort, in leven emeritus-hoogleraar astronomie aan de Leidse Sterrewacht. Oort werd algemeen beschouwd als een van de grootste astronomen van de twintigste eeuw en als de nestor van de Nederlandse sterrenkunde. Met name zijn bijdragen op het gebied van het Melkwegonderzoek en de radiosterrenkunde staan internationaal hoog aangeschreven.

Jan Hendrik Oort werd op 28 april 1900 geboren aan de Zilverstraat in Franeker, de Friese stad die in astronomische kringen bekend is door het ruim tweehonderd jaar oude Eise Eisinga-planetarium, een mechanisch model van het zonnestelsel. Toch was het niet dit planetarium dat bij de jonge Oort de belangstelling voor de sterrenkunde wekte; toen hij nog maar drie jaar oud was, verhuisde het gezin naar Wassenaar, waar vader Oort geneesheer-directeur van de psychiatrische inrichting Rijngeest werd.

Hoewel hij vlak bij Leiden woonde, besloot Jan Oort toch sterrenkunde te gaan studeren aan de Universiteit van Groningen, omdat hij enorm gefascineerd was door de Groningse hoogleraar Jacobus Kapteyn. Kapteyn had uitvoerig onderzoek verricht naar de structuur van ons Melkwegstelsel, en was tot de conclusie gekomen dat het stelsel sterk afgeplat moest zijn, dat de middellijn zo'n vijftien- tot twintigduizend lichtjaar zou bedragen (één lichtjaar is de afstand die het licht met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde in één jaar aflegt: ongeveer 9,5 biljoen kilometer), en dat de zon zich in de buurt van het middelpunt van het stelsel zou bevinden.

De rotatie van het Melkwegstelsel

Na zijn doctoraalexamen in 1922 werkte Oort twee jaar lang als ‘research fellow’ aan de Yale-sterrenwacht in New Haven (Connecticut, V.S.), maar vanaf

[p. 254]

1924 is hij onafgebroken verbonden geweest aan de Leidse Sterrewacht, waarvan hij van 1945 tot zijn emeritaat in 1970 directeur was. In 1926 promoveerde Oort op een proefschrift met als titel The stars of high velocity, waarin hij een uitvoerige beschrijving gaf van het probleem van de hoge-snelheidssterren, die niet goed pasten in het Melkwegbeeld van Kapteyn. Later zou blijken dat deze hoge-snelheidssterren de sleutel vormden tot de ontdekking die Oort wereldfaam zou bezorgen.

Die ontdekking kwam in 1927: samen met de Zweedse astronoom Bertil Lindblad ontdekte Oort de (differentiële) rotatie van het Melkwegstelsel. Over de vorm, de grootte en de aard van het Melkwegstelsel was indertijd nauwelijks iets bekend, maar Lindblad en Oort leidden uit de beschikbare waarnemingen af dat het hele afgeplatte stelsel een trage rotatie uitvoert, dat de zon zich niet in het centrum bevindt maar in de buitenste regionen, en dat de kern van het Melkwegstelsel sneller ronddraait dan de buitendelen. In zijn proefschrift uit 1926 was de basis voor deze doorbraak in feite al gelegd, en Oort heeft het zichzelf later nooit vergeven dat hij de oplossing van het raadsel niet toen al had doorzien.

Ook in de jaren dertig bleef het onderzoek aan het Melkwegstelsel hem boeien. Uit metingen aan de snelheidsverdeling van sterren in de omgeving van de zon leidde hij af dat er in het Melkwegstelsel ‘donkere materie’ voor moest komen: materie waarvan de zwaartekracht zich wel deed gevoelen, maar waarvan geen zichtbare straling werd ontvangen. Tien jaar later toonde hij aan dat er ook in twee andere sterrenstelsels (NGC 3115 en NGC 4494), ver buiten ons eigen Melkwegstelsel, grote hoeveelheden donkere materie voor moeten komen. Daarmee stond Oort eigenlijk aan de wieg van een van de grootste problemen uit de moderne astronomie: de samenstelling en de verdeling van de donkere materie in het heelal is nog steeds een onopgelost raadsel.

Vrijwel al die ontdekkingen deed Oort in feite aan zijn werktafel bij de Leidse Sterrewacht (wel eens omschreven als ‘de meest ordelijke plaats in het heelal’); vanuit Nederland is per slot van rekening niet veel van de Melkweg te zien. Geen wonder dat Oort, toen hij in 1952 voor het eerst de sterrenhemel van het zuidelijk halfrond in haar volle pracht kon bewonderen, daar gretig gebruik van maakte. Zijn student Gart Westerhout (momenteel wetenschappelijk directeur van het U.S. Naval Observatory in Washington) beschreef welke indruk het op hem maakte toen hij de 52-jarige Oort op zijn rug in het natte gras zag liggen, een longontsteking riskerend, met het Melkwegstelsel recht boven zijn hoofd in het zenit: ‘Hier was de man die 25 jaar eerder als eerste de structuur van het Melkwegstelsel had ontraadseld, en die dat stelsel nu voor het eerst in zich opnam als een natuurverschijnsel waarvan de mens deel uitmaakt. Zijn gefascineerdheid, en de theorieën die zich op dat moment in zijn geest moeten hebben gevormd, vormden een haast tastbare uitstraling’.

[p. 255]

De ‘zijsprongen’ in Oorts carrière

Oorts naam is voorgoed verbonden aan het onderzoek van kometen: volgens de huidige opvattingen wordt de zon op zeer grote afstand omgeven door een uitgestrekt kometenreservoir, de Oort-wolk, met een middellijn van ca. twee lichtjaar. Door verstoringen in deze wolk, veroorzaakt door de toevallige passage van een andere ster, kunnen kometen naar de zon toe vallen, waardoor ze in de binnendelen van het zonnestelsel terecht komen. Zwaartekrachtsstoringen van de planeten kunnen er vervolgens voor zorgen dat de komeet een ellipsbaan door het zonnestelsel blijft beschrijven. De beroemde komeet van Halley moet enkele duizenden jaren geleden op zo'n manier door de zon zijn ‘ingevangen’. De kometen in de Oort-wolk zijn vanaf de aarde niet te zien. Het bestaan van de wolk werd door Oort afgeleid uit theoretisch onderzoek aan de banen van slechts zeventien ‘nieuwe’ kometen, maar zijn conclusies worden door niemand in twijfel getrokken. Zelf noemde Oort zijn werk aan kometen een ‘zijsprong’ - een wel heel bescheiden omschrijving van een sluitende verklaring voor de herkomst van alle kometen die in de geschiedenis zijn waargenomen! Onderzoek aan kometen staat tegenwoordig hoog op het verlanglijstje van planeetdeskundigen: de samenstelling van kometen vormt naar men aanneemt een representatieve afspiegeling van de samenstelling van de oerwolk waaruit het zonnestelsel bestond. Overigens is het beeld van de Oortwolk in de loop der jaren wel aan veranderingen onderhevig geweest: men onderscheidt nu een uitgestrekte ‘buitenwolk’ en een iets kleinere ‘binnenwolk’, terwijl veel dichter bij de zon nog een derde, afgeplatte kometenwolk wordt vermoed, die de Kuipergordel heet, naar de Nederlands-Amerikaanse astronoom Gerard P. Kuiper.

Kometen vormden niet de enige ‘zijsprong’ voor Jan Oort. Een andere was zijn onderzoek aan de Krabnevel, een grillig gevormd neveltje in het sterrenbeeld Stier. Samen met de Leidse sinoloog J.J.L. Duyvendak wist Oort deze nevel te identificeren met oude Chinese en Koreaanse beschrijvingen van een ‘gastster’ die op 4 juli 1054 verscheen en enkele maanden lang zo helder was dat zij zelfs overdag gezien kon worden. Wat de Oosterse astronomen zagen was een supernova-uitbarsting: de explosie van een zware ster die aan het einde van haar leven is gekomen, en daarbij grote hoeveelheden gas de ruimte in slingert. De uitdijende restanten van de ster zien we nu nog als de Krabnevel. Later werd in het centrum van de Krabnevel een pulsar ontdekt: het supercompacte, snel roterende overblijfsel van de geëxplodeerde ster. Dankzij Oorts onderzoek is de leeftijd van deze pulsar nu dus tot op de dag nauwkeurig bekend. Anno 1992 vormen pulsars een van de meest intrigerende onderwerpen binnen de astrofysica: onderzoek aan pulsars heeft geleid tot nieuwe inzichten in de sterevolutie, tot de detectie van gravitatiestraling, en tot de ontdekking van de eerste planeten buiten ons eigen zonnestelsel.

[p. 256]

Oort en de radiosterrenkunde

Kort voor de Tweede Wereldoorlog werden in de Verenigde Staten de eerste schuchtere stappen gezet op het gebied van de radiosterrenkunde. Jan Oort (die in de oorlog met zijn gezin was uitgeweken naar de Veluwe omdat hij een van de academici was die hevig hadden geprotesteerd tegen het ontslag van Joodse hoogleraren door de Duitse bezetter) zag ogenblikkelijk het grote belang van deze nieuwe waarnemingstechniek voor het onderzoek aan het Melkwegstelsel: radiogolven worden - in tegenstelling tot zichtbaar licht - niet geabsorbeerd door het gas en stof dat zich tussen de sterren bevindt, en met behulp van radiotelescopen zou de structuur van het Melkwegstelsel in kaart gebracht kunnen worden. Bovendien zou het door slecht weer geplaagde Nederland op dit terrein zijn steentje aan de astronomie kunnen bijdragen: radiotelescopen hebben geen last van wolken of regen.

Oorts student Henk van de Hulst, de zoon van de beroemde kinderboekenschrijver W.G. van de Hulst, had (op Oorts initiatief) in 1944 berekend dat neutraal waterstofgas waargenomen moest kunnen worden op een radiogolflengte van 21 centimeter, en kort na de Tweede Wereldoorlog werd een Duitse radarantenne met een middellijn van 7,5 meter omgebouwd tot radiotelescoop om op zoek te gaan naar deze zogeheten lijnstraling. Begin jaren vijftig had die speurtocht eindelijk succes, en korte tijd later verscheen de eerste kaart van de spiraalstructuur van ons Melkwegstelsel, vervaardigd met behulp van deze Kootwijk-telescoop.

Inmiddels had Oort de Stichting Radiostraling Zon en Melkweg (SRZM) opgericht (een samenwerkingsverband van de sterrenwachten van Leiden, Utrecht en Groningen, de radioafdeling van de PTT, Het Philips Natuurkundig Laboratorium en het KNMI), en wist hij de overheid te bewegen geld te steken in de bouw van een grotere radiotelescoop, met een middellijn van 25 meter. Deze werd op 17 april 1956 in Dwingeloo in gebruik gesteld door koningin Juliana; enkele maanden lang was het de grootste radiotelescoop ter wereld. De Dwingeloo-telescoop was nog niet klaar, of Oort zette zich al in voor de bouw van een nog veel groter instrument, dat uiteindelijk in 1970 gereed was: de Westerbork Synthese Radio Telescoop (WSRT), die aanvankelijk uit twaalf (inmiddels veertien) schotelantennes bestaat, elk met een middellijn van 25 meter. De Westerbork-telescoop is een van de krachtigste zogeheten radio-interferometers ter wereld; het instrument speelt een belangrijke rol in het onderzoek aan ver verwijderde sterrenstelsels. Radiosterrenkunde is tegenwoordig niet meer weg te denken uit het astronomisch onderzoek, en Oorts grote inzet op dit gebied heeft er toe geleid dat Nederland op dit terrein een vooraanstaande positie heeft verworven. Die positie werd kort geleden nog eens onderstreept door de beslissing om in Dwingeloo het nieuwe correlatorcentrum voor gemeenschappelijke Europese radiosterrenkundige waar-

[p. 257]

nemingen te vestigen - waarnemingen waarbij radiotelescopen door heel Europa onderling gekoppeld worden om een veel grotere beeldscherpte te verkrijgen.

Internationale samenwerking

Niet alleen de Nederlandse astronomie, ook de internationale samenwerking binnen de sterrenkunde had Oorts warme belangstelling. Hij was lid van talloze internationale organisaties en comité's, en wist de laatste jaren altijd met gepaste trots te vertellen dat hij de enige astronoom ter wereld was die alle algemene vergaderingen van de Internationale Astronomische Unie (IAU) had meegemaakt. Zelf was Oort van 1935 tot 1948 secretaris van de IAU, en van 1958 tot 1961 voorzitter. Begin jaren vijftig wist Oort zijn Europese collega's te overtuigen van de noodzaak om de handen ineen te slaan op het gebied van de optische sterrenkunde; zijn initiatieven leidden uiteindelijk tot de oprichting (in 1962) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (‘European Southern Observatory’ ESO), die inmiddels vijftien grote telescopen beheert op de bergtop La Silla in het Chileense Andesgebergte. De ESO werkt nu aan de bouw van de ‘Very Large Telescope’ (VLT), een kolossaal instrument dat uit vier telescopen met een spiegelmiddellijn van acht meter gaat bestaan. De VLT moet rond de eeuwwisseling klaar zijn, en zal tot ver in de 21ste eeuw de grootste optische telescoop ter wereld zijn.

Na zijn emeritaat bleef Oort zeer actief in de astronomie. Zijn vrouw Mieke klaagde wel eens: ‘Voor mij maakte het geen enkel verschil.’ Nog steeds fietste hij een paar keer per week naar de Leidse Sterrewacht, waar hij geruime tijd een werkkamer deelde met zijn kleinzoon Mare, die eveneens astronoom is. Niet langer opgezadeld met allerlei administratieve taken en verantwoordelijkheden, kon Oort zich nu volledig op het astronomisch onderzoek storten. Dat leidde tot enkele uitvoerige en gezaghebbende publikaties, o.a. over de kern van het Melkwegstelsel, die naar men tegenwoordig aanneemt een reusachtig zwart gat bevat, en over de grote-schaalstructuur van het heelal - de verdeling van sterrenstelsels in clusters en superclusters. Deze grote-schaalstructuur biedt indirect informatie over het ontstaan en de vroege evolutie van het heelal.

Jan Oort is tijdens zijn leven onderscheiden met tal van eredoctoraten en geldprijzen, waaronder de Italiaanse Balzan-prijs en de Japanse Kyoto-prijs. Zou er een Nobelprijs voor sterrenkunde bestaan, dan had Oort die zo goed als zeker een keer ontvangen. De geldprijzen die Oort won zijn grotendeels in het Jan Hendrik Oort-fonds gestort, waaruit de Leidse Sterrewacht tijdelijke aanstellingen van internationaal vermaarde astronomen betaald. Op die manier blijft Oorts invloed op de kwaliteit van de Nederlandse sterrenkunde ook na zijn dood doorwerken.

Noot:

(Dit artikel is een bewerking en uitbreiding van een artikel dat in januari 1993 verscheen in het maandblad Eos).