|
| |
| |
| |
9 De sterrenkunde
Léo Houziaux
▪ Inleiding
Reeds vóór de Eerste Wereldoorlog had de sterrenkundige wereld internationale instellingen om grote onderzoeksprogramma's te stimuleren en te coördineren. In de eeuwen daarvoor had men astronomische waarnemingen verzameld tijdens lange en verre expedities. Maar in de 19de eeuw was uit grootschalige ondernemingen zoals de stercatalogus van de ‘Bonner Durchmusterung’ gebleken dat samenwerking tussen sterrenwachten zoals die van Kaapstad (Zuid-Afrika) en Cordoba (Argentinië) noodzakelijk was. Een Internationale Unie voor samenwerking in het zononderzoek werd opgericht in 1904; zij hield haar vijfde (en laatste) internationale bijeenkomst te Bonn in augustus 1913. Nauwelijks waren de gevechten beëindigd of de contacten tussen de geleerden uit de verschillende landen werden onder druk van vooral Amerikaanse en Engelse astronomen hernieuwd om zo de banden van voor de oorlog te herstellen en te ontwikkelen.
Wat betreft de plaats die de ‘Centrale Machten’ (Duitsland en bondgenoten) in deze organismen moesten krijgen, liepen de meningen sterk uiteen, zelfs onder de geallieerden. België speelde een belangrijke bemiddelingsrol bij het op weg helpen van de door de Amerikanen voorgestelde International Research Council. De situatie was vrij bijzonder. Hoewel de intellectuele gemeenschap erg onder de oorlog had geleden, was België niet zo radicaal als Frankrijk tegenover Duitse geleerden of tegenover onderzoekers uit neutraal gebleven landen. Dankzij de inspanningen van Georges Lecointe (1869-1929), directeur van de Sterrenwacht te Ukkel, werden in 1919 in het Brusselse Paleis der Academiën naast andere instellingen de International Astronomical Union, de International Union of Geodesy and Geophysics en het Bureau international de l'Heure gesticht. Zestien geallieerde landen maakten er deel van uit; ook dertien neutrale landen mochten toetreden. De essentiële rol van België bij het herstel van de internationale wetenschappelijke contacten zou belangrijke gevolgen hebben voor de oriëntatie van het onderzoek in de sterrenkunde tijdens het interbellum. Als land met beperkte middelen en met een ongunstig klimaat voor de observatie, ging België zich al gauw richten op internationale programma's en eigen onderzoekers op stage sturen naar het buitenland, eerst in Europa, dan in de Verenigde Staten.
| |
▪ Galactische sterrenkunde
Een stercatalogus is een werk van lange adem en kan enkel worden uitgevoerd door een permanente onderzoeksdienst met vast personeel. Tussen 1925 en 1936 equipeerde de Sterrenwacht van Ukkel onder leiding van Paul Stroobant (1868-1936) zich met een Askania-meridiaancirkel met 19 cm opening, voorzien van automatische registreertechnieken, waarmee aan de hand van 11.000 waarnemingen een catalogus kon worden opgesteld die tevens diende voor de International Latitude Service. Van 1936 tot 1947 was Eugène Delporte (1882-1955) directeur van de Sterrenwacht. De Sterrenwacht werd uitgenodigd om deel te nemen aan een internationaal programma voor de realisatie van de astrografische catalogus van de hemelkaart, een gigantische taak die de meting betrof van de posities van ongeveer vijftien miljoen sterren en waaraan de Sterrenwacht al meewerkte door clichés te nemen met behulp van een Gautier-equatoriaal met 33 cm opening. Deze samenwerking liep tot in de jaren '50, onder de leiding van Paul Bourgeois (1898-1972), die Delporte in 1947 was opgevolgd. Net als Stroobant doceerde hij sterrenkunde aan de Université
| |
| |
Luchtfoto van de Koninklijke Sterrenwacht van België te Ukkel ▪
Albert Velghe (1916-1986), directeur van de Koninklijke Sterrenwacht van België van 1964 tot 1983. Brussel, Koninklijke Vlaamse Academie van België voor Wetenschappen en Kunsten ▪
libre de Bruxelles. Hij gebruikte de precieze metingen van Ukkel voor werken in stellaire kinematica over de snelheidsspreiding van de warme sterren. Voor deze werken over stellaire statistiek waren nieuwe Tekenmiddelen nodig. Paul Bourgeois was voorzitter van het Centrum voor Mechanische Berekeningen van bij de oprichting in 1951. Een eerste computer werd te Ukkel geïnstalleerd in 1962. In 1963, na Bourgeois' pensionering, nam Albert Velghe (1916-1986) het roer over. Hij kwam van de universiteit van Gent. In navolging van Henri-Louis Vanderlinden (1892-1983) interesseerde ook hij zich voor de stellaire statistiek. In samenwerking met Jason John Nassau van het Warner and Swasey Observatory (Ohio, USA) maakte hij een classificatie van bijzondere koude sterren op basis van spectra verkregen met behulp van een objectiefprisma in het nabije infrarood. De galactische sterrenkunde is eveneens al heel vroeg ontwikkeld door onderzoekers van de Leuvense universiteit. De wetenschappelijke activiteit van deze universiteit tijdens
| |
| |
het interbellum werd uiteraard gedomineerd door de sterke persoonlijkheid van Georges Lemaître (1894-1966), die elders in dit boek aan bod komt. In het vlak van de eigenlijke sterrenkunde werd reeds in het begin van de jaren '30 interessant werk verricht door Vlaamse onderzoekers. Armand Van Hoof (1906-1989) bezocht in die periode meermaals de sterrenwacht van de universiteit van Leiden, die toen werd geleid door Eijnar Hertzprung (1873-1967). Hij had belangstelling voor het probleem van de ellipsoïde van de snelheden van de G-, K- en M-sterren, en op aanraden van Jan Hendrik Oort (1900-1992), toen al een autoriteit in het vlak van de galactische structuur, begon hij zeer vroeg met het langdurig tellen van de sterren in de sterrenbeelden Schorpioen, Ophiuchus en Boogschutter. We ontmoeten Van Hoof nog verder in dit hoofdstuk, maar we vermelden dat zijn werk in het galactische domein werd voortgezet door zijn medewerker Florent Bertiau. Die werd in 1949 eerst assistent aan de universiteit van Leuven. Daarna verbleef hij lange tijd aan de Lick-sterrenwacht (Californië) en aan de Yerkes-sterrenwacht (Wisconsin). In Groningen kon hij, onder leiding van Adriaan Blaauw, de parallaxen bepalen van de sterren van de sterstroom Schorpioen-Centaur. Hij bepaalde tevens, samen met Paul Henry Roberts (Newcastle, G.B.) de spreiding van het gravitatieveld in de globulaire clusters. André Heck (o1946), die vooral carrière maakte aan de sterrenwacht van de Université Louis Pasteur te Straatsburg, had de methoden van de multivariabele statistische analyse gebruikt voor de kalibratie in absolute helderheid van in verschillende fotometrische systemen geobserveerde sterren. In Luik toonde Henri Robe belangstelling voor het probleem van de Roche-limiet in de sterrenstelsels. De stellaire dynamica, zowel in onze Melkweg als in de andere sterrenstelsels, was het thema van meerdere studies van de sterrenwacht van de
Gentse universiteit. Op basis van gegevens van de Hubble Space Telescope bepaalde Herwig Dejonghe de essentiële kenmerken van de sterrenstelsels en de globulaire clusters. Het gebruik van de Boltzmannvergelijking (zonder botsingen), gekoppeld aan de Poissonvergelijking, laat met name de studie toe van de structuur van elliptische sterrenstelsels en van de instabiliteit van de ‘balken’ en van de spiraalverdelingen in de galactische schijven.
| |
▪ Stellaire en interstellaire fysica
De stellaire en interstellaire fysica is een belangrijk hoofdstuk van de astrofysica en is het favoriete onderwerp geweest van meerdere Belgische astronomen. De discipline omvat observatie- en theoretische aspecten; die laatste zijn op hun beurt onderverdeeld in takken zoals de theorie van de interne structuur van de sterren, de stabiliteitstheorie, de theorie van de steratmosferen en de fysica van het interstellair milieu.
Op het vlak van de instrumentatie had alleen de Sterrenwacht van Ukkel, in 1919 omgedoopt tot Koninklijke Sterrenwacht van België, genoeg middelen om zich uit te rusten. In 1933 werd er een Zeisstelescoop met een doorsnede van 1 m geïnstalleerd. Verwijderd door het Duitse leger in 1940, werd hij in 1958 vervangen door een Schmidt-telescoop van 120 cm, uitgerust met een spectrograaf. Daarmee kon Edgard Vandekerkhove het gedrag volgen van een bepaald aantal sterren met variabel spectrum, zoals de ster γ Cassiopeia, het paradigma van de zgn. Be-sterren waaraan momenteel al meer dan duizend publicaties zijn gewijd. Maar het Belgische klimaat is echt ongunstig. Daarom gingen de Belgische onderzoekers onder een andere sterrenhemel en met veel krachtiger instrumenten het onmisbare observatiemateriaal verzamelen om, doorheen de analyse van de fotonenflux die ons uit de diepe ruimte bereikt, de fysica van de gassferen in ons Heelal te ontcijferen. In het begin van de jaren '20 was Europa omwille van de slachtingen en verwoestingen van de Eerste Wereldoorlog niet in staat geweest haar sterrenwachten uit te rusten met toestellen die de astronomen konden laten proeven van de fundamentele ontdekkingen in de statistische mechanica en vervolgens in de atoom- en kwantumfysica. Er was in die tijd slecht één vaderland voor de astrofysica: de Verenigde Staten. Het klimaat was er gunstig en met grote middelen was men er in geslaagd, niet alleen de grootste refractoren ter wereld te bouwen, maar ook telescopen die uiteindelijk
| |
| |
doorslaggevende ontdekkingen zouden mogelijk maken, zowel in de stellaire fysica als in de galactische structuur. Ze luidden de studie in van de extragalactische stelsels. De Belgische waarnemers trokken dus naar de USA. Ze waren vertrouwd met een lange internationalistische onderzoekstraditie. Ze konden dan ook profiteren van de mogelijkheden die werden aangeboden door instellingen zoals de Fulbright Foundation en de Belgian American Educational Foundation. Zo vinden we Polydore Swings (1906-1983) in 1931 als ‘CRB Advanced Fellow’ aan de Yerkes-sterrenwacht, Marcel Migeotte (1912-1992) in 1938 als CRB-bursaal aan de universiteit van Michigan, Paul Ledoux (1914-1988) in 1940 eveneens aan de Yerkes-sterrenwacht, Armand Van Hoof in 1948 aan de McDonaldsterrenwacht. Alle vier hadden ze reeds aan Europese sterrenwachten gewerkt, in Parijs, Warschau, Leiden of Oslo. Op die manier kregen de Belgische onderzoekers toegang tot de beste toestellen en tot de grootste onderzoekscentra van dat moment. Ze keerden naar hun land terug met eersterangs observatiemateriaal. Anderzijds ontstonden hechte vriendschappen tussen Belgische en buitenlandse astronomen, wat verklaart dat wat later, tegen het eind van de jaren '50 en in de jaren '60, een cohorte jonge onderzoekers dezelfde weg zou inslagen. In het begin van de jaren '60 zien we dat het Europees onderzoek zich herstelde en dat de westerse landen voor het eerst een gemeenschappelijke inspanning deden om zich uit te rusten met een vooruitstrevende infrastructuur voor astronomische observatie. België participeerde van in het begin in nieuwe instellingen zoals het European Southern Observatory (ESO) en in de instellingen waaruit uiteindelijk het European Space Agency (ESA) zou ontstaan. Anderzijds kan men betreuren dat ons land door de angstige reacties in regeringskringen niet alle buitenlandse aanbiedingen volledig heeft benut. Een project zoals de Benelux Cross Antenna werd afgeblazen. De
deelname van Belgen aan de snelle ontwikkeling van de stellaire en extragalactische radioastronomie werd er door verhinderd. De enkele onderzoekers (Eric Gérard, René Grognard) die zich in deze richting hebben bekwaamd, moesten uitwijken, vooral naar Frankrijk en Australië. Dat verklaart waarom vanaf de jaren '60 onderwerpen zoals de galactische structuur nogal verwaarloosd werden.
Koning Leopold III in het gezelschap van Marcel Denalu en Jules Duesberg. Luik, Université de Liège. Collections artistiques ▪
| |
| |
Tijdens zijn verblijf te Parijs in 1928 als bursaal van de regering bezocht Polydore Swings, onder impuls van Marcel Dehalu (1873-1960), regelmatig de diensten waar astrofysica werd beoefend aan de sterrenwacht van Meudon. Na zijn terugkeer vestigde hij in Luik een laboratorium voor spectroscopie. Zijn verblijf in Warschau in 1929-1930 oriënteerde hem naar de moleculaire spectroscopie. In die richting rekruteerde hij trouwens zijn eerste studenten, zoals Marcel Nicolet (1912-1997). Benoemd als docent in 1932, ging hij in samenwerking met zijn oud-medestudent en vriend Léon Rosenfeld (1904-1974) toepassingen van de studie van moleculen op de astrofysica ontwikkelen. Hij profiteerde ten volle van de bezoeken en lessen van buitenlandse geleerden zoals Subramanyan Chandrasekhar (1910-1997), toekomstig Nobelprijswinnaar natuurkunde, die op weg naar Leningrad in 1933 te Luik enkele lessen gaf over het transport van straling in steratmosferen. Aan de Yerkes-sterrenwacht van de universiteit van Chicago had Swings kennisgemaakt met de grote astrofysicus van Russische afkomst Otto Struve (1897-1963), met wie hij een vruchtbare samenwerking was begonnen die in de jaren 1940-1944 een hoogtepunt zou bereiken en pas eindigde met Struves dood. Swings paste zijn kennis van de moleculaire spectroscopie toe op astrofysische problemen (zonnevlekken, koude sterren,...), en identificeerde zo in 1937 samen met Rosenfeld de eerste interstellaire molecule, het CH-radicaal. Hij definieerde ook de excitatievoorwaarden ervan. Die werden in 1965 bevestigd door het werk van de Amerikanen Arno Penzias en Robert Wilson over de dieptestraling op 2,7 K. Voor de collectie Actualités scientifiques et industrielies van de Parijse uitgever Hermann schreef hij niet minder dan zes monografieën over spectroscopie. Zijn eerste boek, La spectroscopie appliquée, verscheen in 1935 te Parijs. In Lund identificeerde Swings samen met
Bengt Edlén (1906-1992) talrijke atoomlijnen in het spectrum van de zonnecorona en in de spectra van de bijzondere sterren van de eerste typen, een onderwerp waarin Struve hem had ingewijd. In 1939 ontmoette hij hem opnieuw aan de universiteit van Chicago, onder de auspiciën van de BAEF. Hij startte er een intense en vrucht-
Polydare Swings (1906-1983), hoogleraar aan de universiteit van Luik. Brussel, Académie royale de Belgique ▪
bare samenwerking over de spectroscopische studie van bijzondere warme sterren (Of-, Be-, P Cygni-, Wolf-Rayet-sterren, ‘shell stars’), novae en andere bijzondere objecten zoals de symbiotische sterren en de planetaire nevels. Niet minder dan veertig artikels, vooral in samenwerking met Struve, zagen het licht in de periode 1940-1943. Door de oorlog duurde zijn verblijf immers veel langer dan gepland. De talrijke contacten die Swings reeds voor de oorlog in het buitenland had gelegd, vergemakkelijkten de creatie van de ‘Colloques internationaux d'Astrophysique de Liège’, waarvan de editie 1999 was gewijd aan de sterren van de galactische halo. Ingewijd door Swings in 1949, vergrootten deze wetenschappelijke manifestaties de faam van de astrofysicaschool van Luik.
Vooraleer we het exposé van de sterrenkundige werken en ontdekkingen in België in het vlak van de fysica van sterren en sterrengroepen vervolgen, willen we stilstaan bij de oplossing die is gevonden voor het fundamentele probleem van het verzamelen van observatiegegevens. Door het slechte klimaat zijn investeringen in dure astronomische instrumenten op Belgisch grondgebied onmogelijk. Het is dus evident dat men ofwel bilaterale akkoorden moest sluiten, ofwel moest toetreden tot een
| |
| |
Het wetenschappelijk station op de Jungfraujoch. Brussel. Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie ▪
internationale instelling die uitzicht bood op realisaties die evenwaardig waren aan die in het buitenland, en met name in de Verenigde Staten, waar de uitrusting sinds het begin van de 20ste eeuw die van de andere landen had overtroffen.
Twee mogelijkheden werden uitgewerkt en toegepast. Het internationaal station Jungfraujoch (Berner Alpen, Zwitserland) was een interessante basis voor de ontwikkeling van de zon- en sterrenspectroscopie. Dankzij Swings' uitstekende relaties met de directeurs van de centrale sterrenwacht van het Franse CNRS, ondergebracht nabij Forcalquier, kregen de Luikse onderzoekers toegang tot de telescopen van deze instelling vanaf de ingebruikneming in de jaren '50. Voorts wijzen we op het feit dat meerdere Belgische onderzoekers tussen 1948 en 1965 regelmatig naar de Verenigde Staten en Canada trokken. In het begin van de jaren '70 installeerden de universiteit van Luik en de universiteit van Mons-Hainaut respectievelijk aan het Observatoire de Haute-Provence (Alpes de Haute-Provence, 650 m) en de Teide-sterrenwacht (Tenerife, 2300 m) toestellen die, hoewel ze van bescheiden omvang waren, toch een goed didactisch rendement gaven.
Deze partiële of voorlopige maatregelen konden het probleem niet oplossen. Het was duidelijk dat alleen een internationale inspanning de Belgische astronomen toegang kon geven tot competitieve observatiemiddelen, zodat een desastreuze situatie zoals voor de oorlog zou worden vermeden. De Amerikanen hadden al vroeg de weg gewezen door in Chili en Zuid-Afrika waarnemingsstations in te planten waarmee de gegevens die op het eigen grondgebied waren verzameld, werden aangevuld. De zuidelijke hemisfeer, bijzonder rijk door de aanwezigheid van het centrale deel van de Melkweg en van de twee satellietsterrenstelsels (de zgn. Magelhaense Wolken), lonkte naar de Europeanen. Enkele landen, waaronder België, namen het beheer over van de Boyden-sterrenwacht nabij Bloemfontein (Zuid-Afrika), een oud waarnemingsstation van het Harvard College Observatory van Cambridge (Massachussetts). Meerdere Belgische astronomen waren er directeur tussen 1959 en 1965. Deze organisatie werd door de leden een na een opgegeven, maar op 18 juli 1967 ratificeerde België de conventie voor de oprichting van een Europese organisatie voor astronomisch onderzoek in de zuidelijke
| |
| |
Het European Southern Observatory te La Silla (Chili), ESO/Université de Genève ▪
hemisfeer. Het European Southern Observatory (ESO) was geboren. Deze instelling werd ingeplant in het uitstekend gelegen La Silla (Chili) en werd geleidelijk uitgerust met toestellen die worden gebruikt in het domein van de optische en millimetergolflengten en die in kracht en hulpinstrumenten vergelijkbaar zijn met de beste infrastructuur in de noordelijke hemisfeer. Als stichtend lid van de ESO kreeg België eigen vertegenwoordigers in de raden en commissies. Vanaf het begin van de jaren '70 nam het aantal missies van Belgische waarnemers naar La Silla toe. Veel jonge astronomen hebben de kans gekregen om er, voorafgaand aan of volgend op de doctoraatsverhandeling, meerdere jaren te verblijven. Enkelen maakten er zelfs carrière.
Anderzijds begon voor de sterrenkunde in de jaren '60 het zgn. ‘ruimtevaarttijdperk’. Men bracht observatoria in een baan rond de aarde en men lanceerde sondes doorheen het zonnestelsel, waardoor de sterrenkundigen een gigantisch werkterrein kregen. Ook hier was België al op de eerste Europese conferenties aanwezig. Op basis van de ervaring met CERN stelde de Franse fysicus Pierre Auger (1899-1993) eind 1961 te Nice de creatie voor van een Commission préparatoire européenne de Recherche spatiale (COPERS). De Diensten van Wetenschapsbeleid stelden de regering voor - op aanraden van personaliteiten zoals Polydore Swings, Marcel Nicolet en André Jaumotte en met de steun van vooruitziende industriëlen - bij het Europese project aan te sluiten. België werd vlug een stichtend lid van de European Space Research Organisation (ESRO) en van de zusterorganisatie voor de ontwikkeling van een Europese raket (ELDO), die later fusioneerden tot het European Space Agency (ESA). Bovendien besloot de regering de wetenschappelijke inspanningen in het domein van het ruimteonderzoek speciale steun te geven. Vanaf 1962 konden meerdere onderzoekers dankzij de kredieten uit de ‘financiële reserve’ van Eerste Minister Theo Lefèvre zich kandidaat stellen voor het instrumentarium dat meeging in de kop van de raketten en sondes (onderzoek van het poollicht, realisatie van een kunstkomeet), en deelnemen aan de uitrusting van Europese satellieten. Zo stelde het departement sterrenkunde van de ULB in 1968 voor apparatuur te installeren in de HEOS I, de eerste
| |
| |
Europese satelliet. Een van de instrumenten aan boord van dit ruimtetuig met een zeer excentrische baan (tot 230.000 km van de aarde) werd vervaardigd onder leiding van Raymond Coutrez en was bestemd voor de systematische analyse van het energiespectrum en de aankomstrichtingen van de zonnewind in de ruimte Aarde-Maan. Het leverde zo een eerste bijdrage tot de kennis van het interplanetair plasma en van de interactie met het aardmagnetisch veld. Te Luik betrof het belangrijkste experiment de spectrofotometrische opmeting van de hemel in het ultraviolet. Dit experiment, aanvankelijk in 1962 voorgesteld in samenwerking met het Royal Observatory van Edinburg, vereiste een gevoelige uitbreiding van het wetenschappelijk, technisch en administratief kader van het Institut d'Astrophysique, dat in 1975 ongeveer honderd mensen telde. ‘Thor-Delta 1’, de eerste astronomische gestabiliseerde satelliet van het European Space Agency, werd gelanceerd in maart 1972 en leverde, naast andere stellaire observaties, de ultravioletspectra van 1.800 sterren en fotometrische gegevens over meer dan 30.000 hemellichamen tussen 130 en 275 nm golflengte. De resultaten, verzameld in drie catalogi en gepubliceerd door het European Space Agency (Parijs) en de Science Research Council (Londen), stonden vlug ter beschikking van de astronomische gemeenschap. De studie ervan door Britse en Belgische (Luik, Mons) onderzoekers zorgde voor talrijke publicaties in professionele tijdschriften; ze hebben betrekking op de spectraalclassificatie van deze sterren en op hun fysische kenmerken. Voor het eerst werden in het ultraviolet de energieverdelingen in de superreuzesterren van een naburig sterrenstelsel, de Grote Magelhaense Wolk, gemeten. Na het succes dat ze met deze eerste satelliet hadden behaald, gingen de Belgische onderzoekers ten volle de mogelijkheden benutten van de baantelescopen van de International Ultraviolet Explorer (IUE), en meer recent, van de astrometrische
en fotometrische telescoop Hipparcos, de Hubble Space Telescope, en het Infrared Space Observatory, allemaal realisaties van het European Space Agency of gezamenlijke projecten van ESA met de Amerikaanse NASA.
Het gecombineerd gebruik van grondtelescopen - opgesteld in Frankrijk, de Verenigde Staten of Spanje, of onderdelen van ESO-installaties - en van ruimteobservatoria in het ultraviolet- of röntgendomein heeft een massa resultaten opgeleverd. De publicatie ervan in de gespecialiseerde pers (met name in het Europese tijdschrift Astronomy and Astrophysics, gesponsord door België) vertegenwoordigt honderden artikels. We schetsen hier enkele van deze werken, uiteraard zonder volledig te willen zijn. Al in de jaren '50 drukten de talrijke, in de Verenigde Staten gestarte waarnemingen van Armand Van Hoof over de fotometrie van veranderlijke warme sterren van het type β Cephei hun stempel op de Leuvense onderzoeken over dit soort objecten. De niet-lineaire sterpulsen werden nader bestudeerd door Paul Smeyers (o1934) en zijn leerlingen, die aantoonden dat de resonanties tussen verschillende radiale en niet-radiale pulsatiewijzen het bijzondere gedrag van bepaalde cefeïden of dat van de RR Lyrae-sterren kunnen verklaren. De evolutie van de baanelementen van dubbelsterren werd bestudeerd in het kader van de theorie der dynamische getijden. De Leuvense traditie van fotometrische en spectrometrische observaties leeft voort, met name dankzij een intense samenwerking met de fotometrische equipe van de sterrenwacht van Genève, bij de ESO, op de Jungfraujoch of aan de sterrenwacht van de Haute-Provence. Systematische fotometrische programma's van lange duur hebben toegelaten vele pulsatiewijzen te karakteriseren en te identificeren in meerdere klassen veranderlijke sterren van de eerste typen. Deze pulsen kunnen de diepe lagen van de ster treffen en hun analyse laat toe de eigenschappen van de interne structuur, ontoegankelijk voor een rechtstreekse kennis, te onthullen. Het grote aantal waarnemingen van veranderlijke sterren door het team van Leuven heeft geleid tot de detectie van sterren die een grote
hoeveelheid materie verliezen. Met een massa vergelijkbaar met die van de Zon, zijn deze sterren in een korte en belangrijke fase van hun evolutie die, na uitstoting van de oppervlaktelagen, hen laat blootstaan aan de omringende omgeving van de warme en diepe lagen van hun structuur en hen uiteindelijk doet evolueren naar de fase van de
| |
| |
witte dwergen. Het uitgeworpen omhulsel is waargenomen in het zgn. ‘post-AGB’-stadium (Asymptotic Giant Branch). Dankzij de waarneming van deze omhulsels in het infrarood door de satelliet IRAS (Infrared Astronomical Satellite, gelanceerd in 1982) is aangetoond dat hun scheikundige samenstelling verrijkt is met door kernfusie geproduceerde elementen zoals zuurstof, stikstof en koolstof. De schijnbare verdwijning van zware elementen (ijzer, metalen) is te wijten aan hun opname in de stoffen die zijn gevormd in de koudere stellaire omgeving en die tegelijk verantwoordelijk zijn voor karakteristieke absorptie in het ultraviolet en voor een sterke re-emissie in het infrarood. Tegelijk leent de analyse van ontklede fotosfeerlagen zich bijzonder goed tot het verifiëren van de theorie van de kernfusie, die zich voordoet terwijl de ster door de fase van de ‘rode reus’ passeert en waarvan de producten aan de oppervlakte komen in de volgende fasen van de evolutie van de ster. De pulsaties van de rode reuzen en hun massaverlies werden ook bestudeerd aan het Institut d'Astronomie et d'Astrophysique van de ULB door Alain Jorissen, die zich tevens interesseert voor scheikundig abnormale koude sterren zoals de zgn. ‘bariumsterren’, voor sterren van het type S, en voor symbiotische sterren, met name diegene die deel uitmaken van binaire stelsels. Men schat trouwens dat meer dan de helft van de sterren in de Melkweg dubbelsterren zijn. Dit type ster speelt dus een primordiale rol in de fysica en de evolutie van onze stellaire omgeving. Diverse aspecten van deze sterren werden bestudeerd in de Belgische astronomische instellingen. Wat de telling ervan betreft, vermelden we de werken van de sectie astrometrie en stellaire dynamica van de Koninklijke Sterrenwacht. Deze sectie heeft actief deelgenomen aan de samenstelling van de voorbereidende catalogus van de ESA-missie Hipparcos in het domein van de visuele dubbelsterren
en de meervoudige sterren. Onder leiding van Jean Dommanget heeft ze tevens de gekende componenten onder de waarnemingen van de satelliet geïdentificeerd en de banen van tientallen visuele spectroscopische dubbelsterren verbeterd. Speciaal
De interferometrische spectrometer van de universiteit van Luik waarmee in het wetensschappelijk station van de Jungfraujoch de Atlas van het zonspectrum werd gerealiseerd. Brussel. Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie ▪
| |
| |
daarvoor zijn observatiecampagnes ondernomen in de twee hemisferen. De evolutie van de binaire stelsels is het onderwerp van talrijke studies van het team jonge astrofysici van de VUB. Vanaf de jaren '70 kan men met programma's die gebruikmaken van krachtige computers de evolutie van dichte dubbelsterren berekenen. Camiel de Loore en zijn medewerkers bestudeerden in het bijzonder de invloed van de sterrenwind, het effect van de convectie en dat van de penetratie van convectieve cellen in de radiatieve zone rond de convectieve kern van de ster. Deze sterevolutiesequenties maakten het mogelijk de oorsprong en de evolutie te verklaren van de Wolf-Rayet-sterren en van dubbelsterren met een krachtige röntgenflux uitzendende component. Er werd een grote sprong gemaakt in het begrijpen van de evolutie van binaire stelsels wanneer, in samenwerking met de groep van Saclay (Frankrijk), een programma op punt werd gesteld dat toeliet de simultane evolutie van de twee componenten van de dubbelster te berekenen, dit door de wijzigingen in massa en straling te determineren. Gedetailleerde evolutiepatronen zijn berekend voor dichte dubbelsterren met massa's variërend tussen 3 en 100 maal de zonnemassa voor de primaire component en verschillende massaverhoudingen tussen primaire en secundaire component, alsook voor chemische samenstellingen die niet alleen met de melkwegsterren, maar ook met de sterren van nabije sterrenstelsels corresponderen. De evolutie van de contactdubbelsterren van het type W Ursae Majoris werd bestudeerd door Walter Van Hamme (RUG).
De theorie van de sterstructuur en sterevolutie komt in veel onderzoeken aan bod. Nadat hij te Luik onder Swings' leiding had gewerkt op moleculaire problemen van astrofysische aard, richtte Paul Ledoux zich in 1939 aan het Instituut voor Theoretische Astrofysica te Oslo onder leiding van Svein Rosseland op het probleem van de stellaire stabiliteit. Rosseland had dit precies geformuleerd in navolging van Bethes en von Weiszäckers werken over de energieopwekking in sterren. Omdat de Duitse invasie van 1940 zijn terugkeer naar België verhinderde, verbleef hij aan het observatorium van Stockholm, van waaruit hij, dankzij een beurs
Paul Ledoux (1914-1988) op het spreekgestoelte van de Académie royale de Belgique. Brussel, Académie royale de Belgique ▪
van de Belgian American Educational Foundation het Yerkes Observatory van de universiteit van Chicago kon vervoegen en, onder de leiding van Subramanyan Chandrasekhar, voort kon werken aan het probleem van de stellaire stabiliteit. Na een onderbreking omwille van zijn mobilisatie (1941-1945) in Afrika nam Ledoux zijn werk in Chicago weer op en ontwierp hij als een van de eersten stermodellen met convectieve kernen die langzaam waterstof verliezen, de eerste stap in de theorie van de sterevolutie. Vervolgens bestudeerde hij de verbinding tussen de convectieve en radiatieve zone en stelde hij de vestiging, door turbulente vermenging, voor van een intermediaire zone die hij de semi-convectieve zone noemde. Hij had ook belangstelling voor de niet-radiale oscillaties omdat hij het gedrag
| |
| |
wilde verklaren van sterren van het type β Canis Majoris. Hij publiceerde over dit onderwerp een artikel dat veel weerklank vond. Meerdere buitenlandse onderzoekers deden te Luik onderzoek over de stellaire stabiliteit. Ledoux mocht samen met de Nederlander Theodoor Walraven het hoofdstuk over de veranderlijke sterren schrijven in het Handbuch der Physik. Voor hetzelfde volume schreef hij ook een lange bijdrage over de stellaire stabiliteit, die snel een klassieker zou worden. Rond deze tijd begonnen enkele talenten uit zijn omgeving naar voren te treden. R. Simon kreeg, na een verblijf aan de Yerkes-sterrenwacht, belangstelling voor de oscillaties van een gascilinder en bestudeerde de voortplanting van hydromagnetische golven aan de grens tussen twee samendrukbare milieus. Arsène Boury (1934-1982) bestudeerde, na onderzoek gevoerd met Laurence H. Aller aan de sterrenwacht van Ann Arbor (Michigan), het probleem van de stabiliteit en de evolutie van massieve sterren gevormd vanuit zuivere waterstof, en interesseerde zich vervolgens voor problemen uit de kernfusie en voor het probleem van de zonneneutrino's.Wat later hebben tal van jonge onderzoekers het kader van deze activiteiten verbreed met nieuwe analysemethodes. Maurice Gabriel, Arlette Noels en Richard Scuflaire bestudeerden de invloed van de convectie op de trillingsstabiliteit in verhouding tot de niet-radiale oscillaties van de sterren. Jacques Demaret (1943-1999), die zich later onderscheidde met theoretisch werk over kosmologie, bestudeerde de trillingsstabiliteit van sterren in thermisch onevenwicht en stelde nieuwe oplossingen voor in termen van asymptotische reeksen. J. Perdang gebruikte topologische technieken en de chaostheorie om de evolutie van de stellaire stabiliteit te karakteriseren. De verschillende auteurs, en in het bijzonder Arlette Noels en Maurice Gabriel hebben deze methoden toegepast op de trillingsstabiliteit van de gravitatiewijzen in
verhouding tot de niet-radiale oscillaties en op de interpretatie van de zonneoscillaties, belicht door waarnemers zoals R. Leighton. De seculaire evolutie van de sterren staat in nauw verband met de kernreacties die zich afspelen in het binnenste, en soms in het omhulsel van de ster. Ook de kennis van de vorm van de wetten die deze reacties sturen en, tegelijkertijd van de fundamentele parameters die hen kenmerken, maakt de kernastrofysica van primordiaal belang. Aan de ULB hebben Marcel Arnould, Stéphane Goriely en Marc Rayet getracht de kernreactiesnelheden te bepalen in stellaire plasma's. Zij hebben de vormen van de splitsingsbarrières en de productiemechanismen van deficiënte of neutronenrijke stabiele zware kernen bepaald. Zij hebben ook in het kader van internationale wetenschappelijke samenwerkingsprogramma's de kernfusiefenomenen bestudeerd in verband met eruptieve veranderlijke sterren zoals novae en supernovae. Radioactieve bundels geproduceerd door de cyclotrons van Louvain-la-Neuve hebben toegelaten de ‘werkzame doorsnede’ van kernreacties te meten, wat een onstabiele kern veronderstelt in het toegangskanaal. Deze ontdekkingen zijn toegepast op de ontwikkeling van bepaalde kosmochronometers van lutetium- en loodisotopen.
In het domein van de steratmosferen noteren we dat Polydore Swings vanaf 1935 belangstelling toonde voor de spreiding van de fysische condities in de steratmosferen. Hij publiceerde een monografie over de buitenste lagen van de sterren; het was het eerste overzichtswerk over een embryonale algemene theorie van de atmosferen, die daarna, in de jaren '50 tot '80, is uitgegroeid tot een belangrijk geheel van leerstellingen in de astrofysica. Gepubliceerd in de verhandelingen van de Société royale des Sciences de Liège is de uitstraling van dit werk vrij beperkt gebleven als gevolg van de vrijwel gelijktijdige verschijning van het exhaustieve en volumineuze traktaat Physik der Sternatmosphären van Albrecht Unsöld (1905-1997), dat in zekere zin de Bijbel in deze materie is geworden. In de jaren '50 ging Lucien Neven, nadat hij zijn proefschrift over modellen van B-sterren had geredigeerd, te Ukkel een sectie astrofysica uitbouwen en in samenwerking met Cornelis de Jager (Utrecht) diverse werken publiceren over sterfysica, waaronder een rooster van 60 modellen voor sterren van alle typen, voorlopers van de van theoretische verfijningen voorziene modellenbibliotheken waaraan de Zwitserse astronoom E. Peytremann zou werken tijdens zijn verblijf te Harvard en nadien te Mons. Gezien zijn belangstelling voor de bijzondere warme sterren
| |
| |
leidde Polydore Swings meerdere van zijn leerlingen naar dit domein; zo bestudeerde Jean Surdej de radiatieve overdrachten in snel uitbreidende omhulsels en paste hij ze toe op de studie van sterren met buitenste lagen die versnelde materiewolken uitzenden. Jean Manfroid van zijn kant droeg bij tot de opheldering van het probleem van het transport van diffuse straling in nevels en paste zijn werk toe op de studie van de verboden lijnen nabij warme sterren, waar de waterstof volledig is geïoniseerd. Claude J. Zeippen had vooraleer hij in Frankrijk een opmerkelijke loopbaan in de kernfysica zou opbouwen, in Luik gewerkt over de excitatievoorwaarden in gasnevels. Meer recent verbeterde Pierre Magain de methodologie van de studie van atmosferen van sterren van het zonnetype. Arlette Noels, Pierre Magain en Nicolas Grevesse wierpen zich op het probleem van de globale fundamentele eigenschappen van nabije sterren (massa, straling, werkelijke temperatuur, leeftijd en scheikundige samenstelling) en de sterren van de galactische halo. Wij hebben gezien dat de theoretische studie van de intrinsiek veranderlijke sterren (lichtsterkte en spectrum) de aandacht had getrokken van talrijke theoretici, met name in Luik, Leuven en Brussel. De observatie van deze sterren is in verschillende mate beoefend in haast alle astronomische instellingen van het land. Vergeten we niet dat Armand Van Hoof al voor de oorlog belangrijk materiaal had verzameld over de β Canis Majorissterren. Zijn fotometrische studies verliepen langs fotografische weg. Na Swings bestudeerde een productieve school in verschillende spectraaldomeinen de Wolf-Rayet-sterren (Jean-Marie Vreux, Gregor Rauw) en de B-sterren met overdadig infrarood (D.A. Allen (Australië), Jean-Pierre Swings (Luik), en Yvette Andrillat (Montpellier)), de veranderlijke blauwe sterren met zeer grote lichtsterkte, hoofdzakelijk in de Magelhaense Wolken (Eric Gosset, Damien Hutsemékers). Een telling van
fotometrische kenmerken van de bijzondere A-sterren werd ondernomen door Pierre Renson, en talrijke systematische waarnemingen van deze objecten werden met behulp van telescopen van La Silla (ESO) uitgevoerd door Jean Manfroid (Luik) en Christiaan Sterken (VUB).
Het is bekend dat een van de redenen voor de late kennis van de vorm van de Melkweg - het sterrenstelsel waartoe wij behoren - de vrij recente ontdekking is van de belangrijke massa donkere materie verspreid tussen de sterren. Dankzij de eerste werken van Edward Emerson Barnard (1857-1923) is men overgestapt van het bescheiden ‘Heelal van Kapteyn’ (J.C. Kapteyn, 1851-1922) op dat van Harlow Shapley (1885-1972), die met een doorsnede van de melkwegschijf van enkele honderdduizenden lichtjaren ons dichter bij de huidige ideeën bracht. De verdeling van de donkere materie in meerdere gebieden van de melkwegschijf werd bestudeerd te Gent onder impuls van Henri Vanderlinden, en daarna ook aan de Sterrenwacht door Albert Velghe en Jean Warzée. Dankzij de uitbreiding van het spectraaldomein, met name door de observatie van warme sterren met de satellieten TD-1 en IUE, kon men de absorptiekrommen van de stellaire materie preciseren, niet alleen in diverse richtingen van de Melkweg maar ook in de Magelhaense Wolken, waar meerdere significante verschillen gelieerd aan de metalliciteit van de interstellaire materie aan het licht kwamen.
| |
▪ Zonnefysica
De Zon is de enige ster waarvan we een duidelijk beeld kunnen hebben, en de details die we ervan waarnemen impliceren het gebruik van speciale instrumenten en bijzonder fijne analyses. Anderzijds is men de Zon, door het belang van de energieflux die zij ons zendt, lang voor de andere sterren gaan bestuderen in gevarieerde domeinen van de golflengten. Aan de Koninklijke Sterrenwacht van België wordt de zonneactiviteit in het optische domein automatisch gevolgd vanaf een equatoriaaltafel uitgerust met monochromatische filters die de Hα-lijn van waterstof en de lijn van het geïoniseerd calcium isoleren tot 393,3 nm. Anderzijds worden continu observaties van de Zon in het domein van de radiofrequenties uitgevoerd vanaf het radioastronomisch station van de Sterrenwacht, geïnstalleerd te Humain (Rochefort). Een radiotelescoop met een parabolische spiegel van 7,7 in doorsnede functioneert op 600 Mhz, terwijl een
| |
| |
Het overgangsgebied tussen de chromosfeer en de zonnecorana waargenomen op 12 december 1977 door de Extreme UV Imaging Telescope aab boord van de satelliet SOHO. De filters aangebracht op de spiegels van de telescoop selecteren de golflengte van de geïoniseerde heliumstraling op 30,4 nanometer. European Space Agency ▪
interferometer met 48 spiegels van 4 m doorsnede toelaat een- en tweedimensionale beelden te verkrijgen op 408 Mhz. Bovendien is in Ukkel het Sunspot Index Data Center gevestigd, dat via gegevens bezorgd door ruimtetuigen, met name de bestanden van de Extreme UV Imaging Telescope van de Europese satelliet SOHO, permanent gegevens over de zonneactiviteit de wereld instuurt.
De studie van de zonnefotosfeer heeft de krachten van de Belgische astronomen decennialang gebundeld. Dit werk is nog voor de oorlog opgestart door Marcel Migeotte. Als doctor in de natuurkundige en wiskundige wetenschappen (Luik) en als optisch ingenieur (Parijs) maakte Migeotte zich aan de universiteit van Michigan vertrouwd met de infrarooddetectietechnieken en bouwde hij te Luik een infraroodspectrometer met hoge resolutie die hij gebruikte voor de studie van het zonnespectrum. Zijn observaties aan de Ohio State University in 1947 leidden tot de spectroscopische identificatie van methaan en koolmonoxide in de aardatmosfeer, ontdekkingen die in de Verenigde Staten grote weerklank vonden. In 1950 installeerde hij zijn spectrograaf aan het wetenschappelijk station van Jungfraujoch (3.580 m). Met de hulp van Lucien Neven van de Koninklijke Sterrenwacht registreerde hij, in een atmosfeer met lage druk en een laag waterdampgehalte, het zonnespectrum in het infrarood. In 1956-1957 verscheen hun atlas van het zonnespectrum van 2,8 tot 23,7 micron, die voor het eerst een resolutie van 0,1 cm-1 bereikte. Deze werken onthulden de aanwezigheid van 4.000 nieuwe lijnen in het zonnespectrum. Het werk werd voortgezet en een nieuwe spectrograaf met een focusafstand van 730 cm stelde Luc Delbouille, Ginette Roland en Lucien Neven in staat een Atlas
| |
| |
du spectre solaire de λ 3.000 à λ 10.000 Angströms op te maken, een monumentaal, in 1973 verschenen werk dat als referentie geldt voor spectroscopisch werk over de Zon in dit spectraaldomein. De aanwezigheid van verboden kernlijnen werd ontegensprekelijk aangetoond en de overvloedige resultaten werden zowel in Ukkel als in Luik door talrijke onderzoekers gebruikt. Het was het vertrekpunt voor meerdere studies over chemische elementen door Nicolas Grevesse (o1938), Jean-Pierre Swings (o1943) en Emile Biémont (o1947) en over moleculaire verbindingen door Rodolphe Zander en zijn medewerkers. De noodzaak tot het identificeren en interpreteren van talrijke nieuwe lijnen gaf aanleiding tot theoretische en experimentele werken in de kern- en moleculaire fysica (Emile Biémont, Iwan Dubois, Harald Bredohl). Aan de universiteit van Mons-Hainaut werden tal van nieuwe parameters berekend voor verschillende voor de astrofysica interessante elementen, zoals de lanthaniden, die een belangrijke rol spelen in de kernfusie (Emile Biémont, Pascal Quinet, Patrick Palmeri). Terzelfdertijd bewezen deze onderzoekers eindelijk dat er een uitstekende verhouding bestaat tussen de door spectroscopische analyses vastgestelde overvloed lichte niet-vluchtige elementen / zware refractaire elementen in de zonnefotosfeer en de langs chemische weg tot stand gebrachte meteorenovervloed op bepaalde verkoolde chondrieten. Zij losten ook definitief het oude en vervelende probleem op van de overvloed aan ijzer in de Zon.
Het team zonnewaarnemers van Luik heeft zich zo veel mogelijk willen onttrekken aan de hinderlijke effecten van de aardatmosfeer. In het infrarood is dat mogelijk vanaf een hoogte van circa 30 km. De Luikse onderzoekers bedachten dus een telescoop die werd gekoppeld aan een spectrograaf van hoge resolutie en geïnstalleerd in de richtbare gondel van een stratosferische ballon. Dit instrument, gelanceerd vanaf de Amerikaanse basis Palestine (Texas), zorgde voor een reeks interessante resultaten, die toelieten in de hoge aardatmosfeer sporen te vinden van fluorwaterstof, geproduceerd door de ontbinding van freonen. Als gevolg van deze ontdekking is fluorwaterstof permanent geobserveerd vanaf de spectrograaf van Jungfraujoch om er de evolutie van te volgen. Sindsdien zijn de studies voortgezet met behulp van gegevens van verschillende satellieten, met name Amerikaanse, en een intense analyseactiviteit is in Luik en Ukkel tot ontwikkeling gekomen.
Tot slot noteren we dat het globale zonnespectrum werd bestudeerd tijdens meerdere vluchten van bemande ruimtelaboratoria met behulp van instrumenten die werden vervaardigd door onderzoekers van het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie met het oog op de detectie van een variatie in de totale door de aardatmosfeer ontvangen zonneflux.
| |
▪ Hemelmechanica en het zonnestelsel
Aan de Koninklijke Sterrenwacht werd de astronomie van het zonnestelsel druk beoefend. Paul Stroobant interesseerde zich voor de structuur van de ringen van Saturnus, en voor de structuur en oorsprong van asteroïdenringen. Deze asteroïden kregen constant aandacht van meerdere astronomen, onder wie Eugène Delporte (65 ontdekkingen), Sylvain Arend (1902-1992, 51 ontdekkingen), Henri Debehogne (o1928, 174 ontdekkingen) en Eric Eist (o1936, 84 ontdekkingen). 134 van deze objecten zijn ontdekt in Ukkel, wat de Sterrenwacht mondiaal op de 16de plaats stelt in dit domein. De ontdekkingen gebeurden vooral dankzij de dubbele astrograaf van 40 cm. Dat werk werd met diverse instrumenten onder een milder gesternte voortgezet, namelijk met behulp van de ESO-astrograaf te La Silla en de Luik-CNRS-Schmidt-telescoop aan de sterrenwacht van de Haute-Provence (Henri Debehogne en Eric Eist), waar talrijke ontdekkingen die van Ukkel vervolledigden. Sinds 1997 wordt de 120 cm-telescoop van Ukkel, uitgerust met CCD-detectoren, regelmatig gebruikt om asteroïden precies te lokaliseren, observaties die worden gemeld aan het Minor Planet Center in Cincinnati (USA) en die dienen om de juistheid van de baankenmerken te verbeteren.
Sinds de creatie van een licentie toegepaste wiskunde is te Namen onder impuls van Jacques Henrard (o1938) en Pierre Guillaume (1943-1973) een onderzoeksgroep hemelmechanica gevormd. Van- | |
| |
uit een belangstelling voor de theorie van de beweging van de Maan, heeft deze groep middelen ontwikkeld voor algebraïsche manipulatie die toelaten de Maanpositie tot op een meter te voorspellen. Dit werk wordt momenteel aangevuld door het Bureau des Longitudes (Parijs), dat gebruikmaakt van de theorie van de libratie van de Maan opgesteld door Michèle Moons (1963-1998). De groep heeft zich vervolgens gericht op meer kwalitatieve problemen in verband met de vorming en de termijnevolutie van het zonnestelsel. Met name het ontstaan van de Kirkwood-kloven in de asteroïdengordel en de resonantieopvanging van natuurlijke satellieten hebben hun aandacht getrokken. Het oordeelkundig gebruik van numerieke simulaties heeft toegelaten de oorzaken en de effecten te begrijpen van de wanorde van de bestudeerde dynamische systemen en te verklaren hoe de asteroïdenringen zich in 5 miljard jaar hebben kunnen ontdoen van de banen waarvan de periodiciteit met die van Jupiter in een verhouding 2:1 staat, terwijl de banen met verhouding 3:2 hun populatie asteroïden behouden. Te Luik boekte Henri Robe vooruitgang op het vlak van het drielichamenprobleem.
De Schmidt-telescoop van Luik-Centre national de la Recherche scientifique, geïnstalleerd aan het Observatoire de Haute-Provence ▪
De Koninklijke Sterrenwacht is een onderdeel van een netwerk van instellingen dat belast is met het bepalen van de Internationale Atoomtijd (IAT). De metingen van de variaties in de rotatie van de Aarde en haar oriëntatie in de ruimte leidden tot onderzoek over de geofysische oorzaken. Het gaat om een effect dat samenhangt met de Maan-Zon-(en zelfs de planetaire) aantrekking op de equatoriale rand van de Aarde, die op dezelfde manier reageert als een gyroscoop. De bewegingen van precessie en nutatie werden berekend uit zwaartekrachtinteracties tussen Aarde, Maan, Zon en de verschillende planeten. Maar vermits de Aarde een elastische pit, een vloeibare kern en een elastische mantel bezit die een ellipsoïde vorm hebben, is zij vervormbaar en moeten de effecten veroorzaakt door deze vervormbare structuur in rekening worden gebracht. Daarbij komen nog de effecten van de atmosfeer en de oceaan, gemodelleerd vanaf een rooster met atmosferische en oceanische gegevens. Deze methoden kunnen tevens worden toegepast op de studie van de interne structuur van de planeten; met de observaties van de Marssonde Netlander zou men kunnen bepalen of Mars een vloeibare of vaste kern heeft. De fysische studie van planeten heeft aan belang gewonnen met de lancering van kunstsatellieten en ruimtesondes. Te Luik bestudeerden Jean-Claude Gérard (o1946) en zijn medewerkers de morfologie van de nachtelijke ultraviolette luminiscentie van Venus, wat leidde tot atmosferische modellen van deze planeet. Hij verkreeg tevens met behulp van de Hubble Space Telescope de eerste beelden van ultraviolet poollicht op Jupiter; onze ideeën over de atmosfeer van deze planeet, gebaseerd op gegevens van de Voyager en de International Ultraviolet Explorer, werden dankzij deze waarnemingen aanzienlijk aangepast. Recenter gebruikte Gérard beelden van de noordelijke poolkap van Saturnus om het verband aan te tonen tussen het poollicht en de stratosferische
mist die de hooggelegen streken van deze planeet verduistert. Kometen zijn in Ukkel regelmatig waargenomen; er werden ook meerdere ontdekkingen gedaan. De beroemdste is uiteraard die van de niet-periodieke komeet 1957 III, ontdekt op 8 november 1956 met de dubbele astrograaf van 40 cm tijdens onderzoek
| |
| |
Marcel Nicolet (1906-1996). oprichten en eerste directeur van het Belgische Instituut voor Ruimte-Aëronomie. tijdens een vergadering van de raad van beheer van het CSAGI (Comité spécial de l'Année géophysique internationale) te Ukkel op 26 februari 1958. Brussel. Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie ▪
van kleine planeten door Sylvain Arend en Georges Roland. Kort daarna werden te Ukkel de periodieke kometen 1957 VII (Arend en Rigaux) en 1959c (Arend) gevonden. Anderzijds trok de fysische studie van kometen de aandacht van Polydore Swings, als gevolg van zijn werk over de moleculaire koolstofverbindingen. In 1941, tijdens een verblijf aan de Lick-sterrenwacht waar hij als Research Fellow was uitgenodigd, gaf Swings een verklaring voor de zeer vreemde intensiteitverdeling van de moleculaire banden in komeetspectra; hij toonde aan dat deze verdeling en zijn variaties in een en dezelfde komeet te wijten zijn aan de veranderingen van de radiale snelheden van de komeet in verhouding tot de Zon, waarvan de exciterende straling, gelijnd met kern- en moleculaire absorpties, door de komeetstaart aan variabele golflengten ontvangen gaat worden als gevolg van het Doppler-Fizeau-effect. Dit fundamentele idee van Swings werd hernomen en verder ontwikkeld door meerdere van zijn medewerkers (Claude Arpigny, Daniel Malaise). Swings ontdekte eveneens, samen met Andrew McKellar (1919-1960) uit Victoria (Canada), een nieuwe moleculaire band. Het werk van Gerhard Herzberg (1904-1997) en Boris Rosen (1900-1980) te Luik toonde aan dat deze band tot een onbekende moleculaire verbinding behoorde, nl. C 3, dat is samengesteld uit 3 koolstofatomen. Het is begrijpelijk dat de kometen Swings' geliefde onderwerp zijn gebleven en dat weinig aspecten van de fotochemie van deze hemellichamen aan zijn aandacht zijn ontsnapt. Onder zijn impuls ontwikkelde Louis Haser ( o1928), een onderzoeker van de universiteit van Saarbrücken, een succesvol model van de verdeling van materie in de kop van kometen dat veel toepassingen zou kennen. Samen met Haser publiceerde hij in 1955 zijn Atlas of Representative Cometary Spectra, die vaak geciteerd zou worden in de literatuur. Vanaf 1952 werkte hij samen met Armand H. Delsemme
( o1918). Dat leidde tot de idee dat de zeer vluchtige moleculen (NH 3, CH 4), verwanten van de in de kometen waargenomen radicalen, in vaste hydraten zouden kunnen gevangen zitten. Nadat hij tussen 1957 en 1960 had getracht om een sterrenwacht te installeren nabij Jadotstad (toenmalig Belgisch-Congo) onder de aegis van het IWOCA (Instituut voor Wetenschappelijk Onderzoek in Centraal-Afrika), ging Del- | |
| |
semme aan de universiteit van Toledo (Ohio) zijn onderzoek over de komeetkernen en de invloed van komeetbombardementen op de planeten, en met name op de Aarde, verder ontwikkelen. Hij toonde aan dat de aanwezigheid van water aan het oppervlak van onze planeet (en dus ook het ontstaan van het leven) te wijten is aan een bombardement van miljoenen kometen, vooral in het eerste miljard jaar van haar bestaan; hij werkte mee aan belangrijke ruimteprojecten van NASA's Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Californië). De kometen werden uitvoerig geobserveerd door Jean Surdej en François Dossin (1928-1998) met de Luik-CNRS-Schmidt-telescoop, waarmee de komeet Heck-Sause werd ontdekt. Na zijn studies te Gent bouwde Georges Van Biesbroeck (1880-1974) aan de Yerkessterrenwacht van de universiteit van Chicago een mooie carrière uit als waarnemer van planeten en asteroïden. Aan hem danken we de bepaling van de baan van Nereïde, een maan van Saturnus, alsook de ontdekking van de komeet 1954 IV (periode: 12 jaar en 5 maanden). De problemen van de resonante turbulentie in de komeetstaarten werden onderzocht door Frank Verheest (RUG), die tevens de Alfvén-modes in stofbevattende planetaire plasma's heeft bestudeerd. Dirk Callebaut heeft aan de UIA de solaire en kosmische magnetische velden onder de loep genomen.
Het zal voor de lezer duidelijk zijn dat de sterrenkundige activiteit in België tijdens de beschouwde periode belangrijk, rijk en gevarieerd was. Binnen het kader van dit hoofdstuk is het echter onmogelijk het wetenschappelijke leven in de centra waar deze activiteit plaatsvond uit te diepen. Belangrijke werken gerealiseerd in het domein van zowel de theoretische als de observatiekosmologie komen in een ander hoofdstuk aan bod. Ook al maken we geen allusie op de verwante wetenschappen vermeld in het eerste deel (1815-1927: meteorologie, interne geofysica, seismologie, aardmagnetisme, geodesie, topografie, aëronomie,...) en beperken we ons tot zuiver sterrenkundige activiteiten, toch is het niet mogelijk alle onderzoeksthema's op te sommen, tenzij we de tekst willen beperken tot een droge opsomming van namen en onderwerpen. De auteur is zich daarvan wel degelijk bewust en biedt bij voorbaat zijn verontschuldigingen aan voor de talrijke leemten; de lezer zal in andere bronnen, waarvan enkele in de referenties zijn geciteerd, interessante aanvullingen vinden.
| |
▪ Onderwijs en verspreiding van de sterrenkunde
De sterrenkunde wordt in de verschillende Belgische universiteiten aan diverse graden onderwezen. Bij de vorming van de wet van 1929 op de universitaire programma's en graden bestond het sterrenkundig onderzoek voor een groot deel uit de astrometrie, de hemelmechanica en de stellaire statistiek. Het onderwijs ervan werd hoofdzakelijk toegevoegd aan de nieuwe licentie in de wiskundige wetenschappen, waarvan het een specialisatierichting was. De licentie in de natuurkundige wetenschappen, gecreëerd door dezelfde wet, voorzag slechts één keuzevak, getiteld ‘spectroscopie en astrofysica’. In die periode was de astrofysica echter een essentieel onderdeel van de sterrenkunde geworden. Evenwichtige cursussen in deze discipline konden pas aan de wiskundestudenten worden onderwezen nadat hen de elementen van de statistische fysica, de kwantummechanica en de hydrodynamica waren bijgebracht. In elke universiteit is de situatie anders geëvolueerd. Anderzijds liepen de paden van het onderwijs en het onderzoek in de sterrenkunde zeker niet parallel. Een universiteit die een sterke cursus sterrenkunde bezat, deed soms maar weinig aan onderzoek.
Het klassieke schema van het astronomieonderwijs aan de Belgische universiteiten bevatte vooreerst een verplicht onderdeel verstrekt aan de kandidaturen in de wiskundige en de natuurkundige wetenschappen, alsook aan de kandidaturen van de ingenieurs. Vrij uniform tot omstreeks 1960, werd het belang van dit onderwijs in de loop der jaren zeer variabel, gaande van 5 tot 45 uur per jaar. Hoewel de cursus nog op het diploma staat, is de cursus in bepaalde ingenieurssecties eerst geïntegreerd in de cursus mechanica, om vervolgens simpelweg te verdwijnen. In de licentie wiskunde zijn de cursussen haast volledig optioneel en zowel hun oriëntatie als hun benaming (sferische sterrenkunde, wiskundige
| |
| |
Het Institut d'Astrophysique van de universiteit van Luik te Cointe in 1952. Luik, Centre d'Histoire de Sciences et des Techniques ▪
sterrenkunde, sterrenkunde en geodesie) komen niet langer overeen met de onderwijsstof, die al naargelang de instelling gaat van algemene relativiteit en zwaartekrachtleer over klimatologie tot alle variëteiten astrofysica en hemelmechanica. Ook in de natuurkundige wetenschappen, waar er geen enkele verplichte cursus bestaat, zijn de situaties zeer gevarieerd.
Aan de ULB werd het departement in 1923 opgericht door Paul Stroobant, en de functie van professor in de sterrenkunde was lange tijd gekoppeld aan die van directeur van de Koninklijke Sterrenwacht. Een onafhankelijk en volledig onderwijs in de sterrenkunde en de astrofysica is er pas gekomen in 1961 met de benoeming van Raymond Coutrez (1915-1998), voordien werkzaam aan de Sterrenwacht. Een speciale licentie in de astrofysica is kort daarna opgericht en het onderwijs is sterk uitgebreid. Aan de VUB werden de cursussen eerst hoofdzakelijk verzekerd door Cornelis de Jager, professor aan de universiteit van Utrecht. Maar sinds 1970 is een school voor sterrenkunde uitgebouwd; voor astrofysica onder impuls van Camile de Loore, voor kernfysica door Walter Van Rensbergen. Een twaalftal doctoraatsverhandelingen werd er in de periode 1970-1999 voltooid. Aan de universiteit van Gent zijn de activiteiten, na het directeurschap van Henri Vanderlinden, toegespitst op statistische toepassingen, maar recentelijk heeft een team leraars en onderzoekers de cursussen vernieuwd. In Luik had de sterrenkunde een speciaal statuut door de creatie van de sterrenwacht van Cointe in 1880. Naast een hele reeks cursussen in de sterrenkunde en de kosmologie, werden uiteenlopende fysicacursussen onderwezen, zoals elektriciteit, elektronica, akoestiek, analytische mechanica, optische en radiospectroscopie, ruimtetechnieken; ze waren bestemd voor zowel ingenieurs-fysici, fysici als wiskundigen, en de wettelijke titels waren in verschillende ‘partims’ onderverdeeld. Vanaf 1962 is in Luik, dankzij de steeds talrijker wordende onderzoeksteams, ook een derdecyclusonderwijs ontwikkeld, dat momenteel de benaming ‘DEA de physique, option astrophysique et géophysique’ draagt. Dit onderwijs heeft heel wat studenten van andere universiteiten aan- | |
| |
getrokken en wordt beschouwd als een voorwaarde tot het maken van een doctoraatsverhandeling.
Maurice Alliaume onderwees tot aan zijn dood in 1931 aan de Katholieke Universiteit van Leuven de cursussen sterrenkunde en hemelmechanica. Na zijn overlijden werd het onderwijs zowel in het Nederlands als in het Frans voortgezet door Armand Van Hoof. Aan de KULeuven is het vooral ontwikkeld door Paul Smeyers en Florent Bertiau. Dit departement heeft een Kortrijks filiaal en telt veel gevorderde studenten en doctorandi. Hun vorming wordt verzekerd door een pleiade professoren en onderzoekers, onder wie Christoffel Waelkens en Emile Aerts. Aan de UCL werd het onderwijs van de sterrenkunde en de astrofysica sinds de dood van Lemaître en van diens opvolger de meteoroloog Odon Godart toevertrouwd aan externe prominenten. Aan de Universitaire Instelling Antwerpen werden de cursussen georiënteerd op toepassingen van de relativiteit en op de magnetohydrodynamica. Aan de FUNDP werden de cursussen voor fysici toevertrouwd aan externe leerkrachten, terwijl de cursussen voor wiskundigen werden toegespitst op de hemelmechanica in het zonnestelsel. Aan de universiteit van Mons-Hainaut startte het onderwijs in 1966. Sinds 1978 worden er vervangende kandidatuurcursussen gegeven; niettemin werden er al meer dan 40 licentiaatsverhandelingen over astrofysica en spectroscopie geredigeerd. Sinds 1971 verschenen er al 8 doctoraatsverhandelingen. Binnen de Commissie Onderwijs van de Sterrenkunde van het Nationaal Comité voor Sterrenkunde zijn pogingen ondernomen om noties sterrenkunde in de vakken van het middelbaar onderwijs te integreren. Onder de benaming ‘kosmografie’ zijn lessen geïntegreerd in het aardrijkskundeonderwijs van het 5de jaar van het secundair. Sommige universiteiten hebben vormingscursussen georganiseerd voor belangstellende leerkrachten (Mons, KULeuven, Kortrijk), met de steun van de verantwoordelijke ministeriële departementen. Maar de sterrenkunde geraakte bij het grote publiek vooral bekend dankzij de
verenigingen en amateurclubs, die veel leden tellen. Hemelse zaken fascineren de mens al eeuwenlang, en de grotere beschikbaarheid van krachtige instrumenten en
Volkssterrenwacht MIRA te Grimbergen ▪
| |
| |
Absolute zwaartekrachtmeter van de Koninklijke Sterrenwacht van België. Brussel, Koninklijke Sterrenwacht van België ▪
de toename van de vrije tijd speelden de amateurverenigingen in de kaart. Er is het Planetarium op de Heizel (Brussel), dat afhangt van de Koninklijke Sterrenwacht van België en dat veel publiek lokt met meertalige programma's. Daarnaast zijn sinds enige tijd nog andere planetaria actief. Bovendien zijn er verschillende lokale verenigingen met veel leden. Tot de belangrijkste verenigingen behoren de Vereniging voor Sterrenkunde, Meteorologie,s Geofysica en Aanverwante Wetenschappen (Genk), die duizenden leden telt, de Société royale belge d'Astronomie, de Météorologie et de Physique du Globe (Brussel), de Volkssterrenwacht Urania (Antwerpen), de Société astronomique de Liège (Luik), de Volkssterrenwacht Mira (Grimbergen) en de Cercle astronomique montois (Mons).
Het is duidelijk dat de huidige testand van de sterrenkunde in België niet meer te vergelijken is met de weinig benijdenswaardige situatie op het moment van de redevoering van Koning Albert I te Seraing. Toch zijn lang niet alle problemen opgelost. Immers, als het lidmaatschap van de International Astronomical Union als richtlijn wordt genomen, dan telt België slechts een honderdtal professionele astronomen. Kon de ESO bij de oprichting een kleine groep onderzoekers de noodzakelijke middelen geven om aan onderzoek te doen, dan is de situatie nu toch geëvolueerd. De reuzentelescopen, zoals de Very Large Telescope (ESO), vereisen voor hun werking een belangrijk deel van de middelen van deze instelling, wat de geleidelijke sluiting van middelgrote telescopen of hun overdracht aan nationale - hetzij Europese, hetzij Latijns-Amerikaanse - instellingen impliceert. Hoewel de meeste Europese landen (zelfs kleinere dan België) deze sluitingen compenseren met eigen installaties (in Spanje, op de Canarische Eilanden, op Hawaï), kan België zijn onderdanen niets gelijkaardigs aanbieden. De verschillende instellingen moeten dus parallelle initiatieven nemen om deze tekortkoming te ondervangen, maar hun financiële middelen zijn in het algemeen ontoereikend opdat ze interessante partners zouden kunnen worden. De middelen bestemd voor de analyse van waarnemingen en voor theoretisch onderzoekswerk hangen, zoals voor de andere takken van de fysica, af van de onderzoeksfondsen van de federale overheid, de gemeenschappen en de gewesten; het is bekend dat de verschillende universiteiten, die in hoofdzaak hun studentenaantal willen verhogen en zich willen integreren in het zgn. ‘openbare leven’, slechts een symbolische bijdrage kunnen leveren tot de financiering van het fundamenteel onderzoek. Anderzijds bevoordelen zij initiatieven die uitlopen op industriële toepassingen, waardoor universitaire spin-offs zoals het
Centre spatial te Luik op Europees vlak en op wereldvlak een succesvolle bijdrage kunnen leveren.
|
|
Auteursrechtelijk beschermd