Na 370 jaar afscheid van sterrenkunde (1)

Jarenlang was Sterrenkunde een paradepaardje van de universiteit. Aanstaande donderdag, precies 370 jaar na het besluit de Smeetoren geschikt te maken voor astronomische studieën, valt in het Academiegebouw definitief het doek voor dit onderzoek in Utrecht. Vandaag deel 1 met een terugblik. In deel 2 kijken we naar de oorzaak van het afstoten en wat er overblijft.

Met haar besluit om de Smeetoren geschikt te maken voor astronomisch onderzoek legde de Utrechtse vroedschap in 1642 de basis de sterrenkunde in Utrecht.  Door zijn positie aan de rand van de stad was de Smeetoren bij uitstek geschikt voor het turen naar de hemel, vertelt emeritus-hoogleraar Kees de Jager, maar we moeten niet denken dat er in die begintijd al serieuze sterrenkunde werd bedreven.

“Nederland had als eerste land ter wereld in Leiden (1632) en Utrecht (1642) twee sterrenwachten. Dat kwam vanwege onze grote handelsvloot. Voor de plaatsbepaling op zee gebruikten kapiteins de stand van de sterren. Het onderzoek in Utrecht en Leiden was dan ook in hoofdzaak bedoeld om goede sterrenkaarten te maken. Pas in het midden van de negentiende eeuw kreeg men belangstelling voor het heelal zelf.”

25 gulden per jaar
Van de sterrenwacht op de Smeetoren moeten we ons volgens De Jager niet al te veel voorstellen. “Op de top werd een platform aangelegd met een hekje erom heen en voor een salaris van 25 gulden per jaar werd een zekere Aart Jansz als bewaarder aangesteld. Hij was dus het eerste personeelslid van de Utrechtse Sterrenkunde. De kijkers werden door de hoogleraar wis- en natuurkunde thuis bewaard en voor waarnemingen mee naar de toren genomen.”

De eerste Utrechtse sterrenkundige van naam was Petrus van Musschenbroek, die in 1724 in Utrecht werd benoemd tot hoogleraar in de wijsbegeerte en de wiskunde. In 1732 werd ook sterrenkunde in zijn leeropdracht opgenomen, maar net als zijn voorgangers zag hij in dat vak vooral een bruikbaar hulpmiddel voor de navigatie. Pas in het midden van de negentiende eeuw werd sterrenkunde een zelfstandige wetenschappelijke discipline, zegt De Jager.

Sonnenborgh
“In 1853 werd de bouwvallige Smeetoren verlaten. Op het bolwerk Sonnenborgh werd op initiatief van hoogleraar Buys Ballot niet alleen een weerstation (de voorloper van het KNMI), maar ook een serieuze sterrenwacht ingericht met een vaste kijker. In 1863 kwam daar een tweede kijker bij, op dat moment een van de grootste ter wereld. Er konden sterren mee worden waargenomen met een lichtsterkte zeshonderd maal zwakker dan met het blote oog kon worden waargenomen.”

Met de ontdekking van tal van nieuwe sterren en kometen deed zo’n honderdvijftig jaar geleden de moderne sterrenkunde in Utrecht zijn intrede, aldus de emeritus-hoogleraar. Niet veel later begonnen ook de eerste colleges sterrenkunde voor studenten wis- en natuurkunde. De Jager: “Veel waren dat er in die begintijd nog niet, getuige het feit dat die colleges werden gegeven in een kamertje dat plaats bood aan maximaal vier studenten. Pas in het begin van de vorige eeuw werd een grotere collegezaal gebouwd, want het aantal studenten steeg toen snel. Toen ik hier in 1939 wis- en natuurkunde ging studeren, kozen al twintig studenten, waaronder vier meisjes, voor een bijvak sterrenkunde.”

Minnaert
Een van die hoogleraren was Marcel Minnaert, de man die in de woorden van De Jager de sterrenkunde in Utrecht op moderne leest heeft geschoeid. “Op Sonnenborgh was net in die tijd een gloednieuwe spectrograaf – de derde ter wereld - neergezet. Met behulp van dat apparaat heeft Minnaert als eerste het zonlicht geanalyseerd en op basis daarvan onder meer de temperatuur en de druk op de zon afgeleid. Later hebben zijn opvolgers dat onderzoek voortgezet en uitgebreid naar andere sterren en zo is het onderzoek naar sterren en hun levensloop langzaam maar zeker een Utrechts specialisme geworden.”

Een tweede specialisme ontwikkelde zich in Utrecht dankzij De Jager zelf, vertelt emeritus-hoogleraar Henny Lamers. “Hij was gefascineerd door de uitbarstingen van zonnevlammen, die gepaard gaan met temperatuurflitsen van miljoenen graden. Bij die uitbarstingen komt veel ultraviolette en röntgenstraling vrij, maar straling met zulke korte golflengtes wordt door de dampkring tegengehouden, dus het doen van waarnemingen vanaf de aarde was onmogelijk.

Spoetnik
“Nu werden net in die tijd, eind jaren vijftig, de eerste ‘kunstmanen’, onder meer de Russische Spoetnik gelanceerd, en als een van de eersten ter wereld is De Jager instrumenten gaan ontwikkelen om met Europese en Amerikaanse satellieten mee te sturen. Daarmee heeft hij de aanzet gegeven tot de ontwikkeling van het ruimteonderzoek in ons land, een ontwikkeling die later heeft geleid tot de vorming van de Stichting Ruimteonderzoek Nederland (SRON), waar onder meer instrumenten voor satellieten zoals de Hubble en de Herschel zijn gebouwd.”

Dankzij dit initiatief behoorden de Utrechtse sterrenkundigen tot de eersten die in de ruimte ultraviolet waarnemingen deden, vervolgt Lamers, en dat heeft rond 1980 tot een ontdekking geleid die het vak ingrijpend veranderd heeft. “Tot dan toe was altijd aangenomen dat er verschillende soorten sterren waren, omdat we uit waarnemingen vanaf de aarde hadden geconcludeerd dat sterren sterk van samenstelling konden verschillen. We begrepen alleen niet hoe dat mogelijk was. Dankzij de ultraviolet waarneming zagen we wat er werkelijk aan de hand was. We ontdekten dat sterren al kort na hun ontstaan enorme hoeveelheden gas de ruimte in beginnen te stoten met snelheden van vele duizenden kilometers per seconde. Ze worden dus als het ware langzaam afgepeld. De sterren van verschillende samenstelling die wij dachten te zien, waren dus in werkelijkheid sterren in verschillende fasen van hun ontwikkeling. Aan die cruciale ontdekking hebben Utrechtse onderzoekers een belangrijke bijdrage geleverd.”

Ondergedoken

De Jager kent de kleine collegekamer van Sonnenborgh maar al te goed, want in de oorlog zat hij er met een medestudent ondergedoken. “We moesten ons uiteraard muisstil houden, maar we konden in alle rust studeren en ’s avonds, als het personeel naar huis was, hadden we de hele bibliotheek tot onze beschikking. Geweldig was dat. Eens in de week kwam mijn vader ons eten brengen en af en toe, als ik de stof kende, zei ik tegen hem: kun je die en die professor vragen of hij kan komen om mij tentamen af te nemen. Dat mocht natuurlijk niet, maar dankzij die tentamens heb ik meteen na de oorlog mijn doctoraal examen kunnen doen.”

Stervende sterren
De afgelopen dertig jaar is de levensloop van sterren uitgegroeid tot het centrale object van onderzoek in Utrecht, aldus De Jager. “Binnen de Nederlandse onderzoekschool NOVA was de afspraak gemaakt dat Amsterdam en Utrecht zich hoofdzakelijk met individuele sterren bezig zouden houden. In Leiden kijkt men naar het ontstaan en de evolutie van hele melkwegstelsels, terwijl voor Groningen het heelal als geheel object van onderzoek is, inclusief de ‘lege’ ruimte tussen de melkwegstelsels. 

In Utrecht heeft het onderzoek naar de levensloop van sterren de afgelopen jaren geleid tot baanbrekende publicaties over zulke fascinerende verschijnselen als witte dwergen, dode sterren die een levende partnerster leegslurpen, pulsars die als razende om hun as tollen en met een doorsnee van pakweg twintig kilometer zwaarder zijn dan onze zon, en supernova explosies waarbij materie uit het binnenste van een stervende ster met snelheden van miljoenen kilometers per seconde de ruimte wordt ingeschoten. Lamers: “Bij sommige van die explosies komt gammastraling vrij en een belangrijke Utrechtse ontdekking van het voorbije decennium is geweest dat zulke gamma-ray bursts afkomstig zijn van veel grotere en zwaardere sterren dan wij tegenwoordig kennen op miljarden lichtjaren afstand van de aarde. Het gaat dus om heel oude sterren die al miljarden jaren geleden aan hun einde zijn gekomen, maar waarvan het licht de aarde nu pas bereikt.”

Chinese Mars-missie
Met de komst van de Zwitserse hoogleraar Christoph Keller in 2005 kreeg ook de instrumentatie in Utrecht een nieuwe impuls. “Christoph is een ongelofelijk inventieve instrumentenbouwer”, aldus Lamers. “Hij kan instrumenten maken die veel kleiner en handzamer zijn dan de bestaande.” Keller is vooral trots op een onlangs in Utrecht ontwikkelde nieuwe methode om stofdeeltjes in de atmosfeer van Mars te meten. “Daar was al wel apparatuur voor, maar die had een omvang van een kubieke meter, zeg maar een flinke koelkast, niet erg handig om mee te nemen in een satelliet. Wij hebben onlangs een prototype ontwikkeld met een omvang van een duizendste kubieke meter. Bovendien heeft het instrument geen mechanisch bewegende delen, hoeft het niet verhit of gekoeld te worden en presteert het zeker zo goed als de bestaande apparatuur. Inmiddels hebben de Chinezen al gevraagd of ze ons instrument tijdens hun komende Mars-missie mogen gebruiken.”

Supernova in het Academiegebouw
Sinds kort krijgen de Chinezen op mails naar Utrecht geen antwoord meer, want dit voorjaar heeft een ware diaspora plaats gevonden. Keller heeft met zijn groep onderdak gevonden in Leiden, terwijl andere Utrechtse sterrenkundigen respectievelijk naar Amsterdam en Nijmegen zijn vertrokken. Op de zevende verdieping van het Buys Ballotlaboratorium in De Uithof resten slechts lege gangen en verlaten kamers. Aanstaande donderdag komen de voormalige bewoners nog één keer naar Utrecht voor een avond in het Academiegebouw met publiekslezingen voor iedereen die geïnteresseerd is in de sterrenkunde. Het wordt een vlammende bijeenkomst, beloven de initiatiefnemers, een soort supernova, al is het dit keer niet de laatste explosie van een stervende ster, maar van een al gestorven instituut.

Minnaert

Minnaert was een heel karakteristiek figuur met een enorme fascinatie voor alles wat met natuurkunde te maken had, vertelt, Henny Lamers. Hij woonde in Bilthoven en als hij ’s morgens naar het station liep en de spoorbomen gingen dicht, dan zagen de wachtenden die lange, rijzige man opeens door zijn knieën zakken. Onder de spoorbomen hingen toen namelijk nog lamellen en de wielen van de wagons hadden ijzeren spaken. Minnaert had ontdekt dat het door de lamellen net leek of die spaken een spiraalvorm hadden en dat vond hij een fascinerend gezicht. Daar kon hij geen genoeg van krijgen.

Wanneer hij vanaf Sonnenborgh naar de Bijlhouwerstraat ging voor een practicum, nam hij zijn zijn secretaresse vaak achterop de fiets mee. Het viel haar op dat hij tijdens die ritjes soms heel hard ging rijden en dan opeens weer afremde. Op een gegeven moment zei ze: professor, wat is er toch aan de hand? Toen moest hij bekennen dat hij probeerde uit te rekenen  hoe zwaar zij was. Want als een fiets met een bepaald gewicht over een hobbel rijdt, gaat hij bij een bepaalde snelheid trillen. Hij wist precies bij welke snelheid dat trillen begon als hij er alleen op zat en hij hoopte door de snelheid te bepalen waarbij de fiets met de secretaresse achterop ging trillen, te kunnen uitrekenen hoeveel extra gewicht hij met zich meedroeg.

Op donderdag 5 april zullen in het Academiegebouw enkele publiekslezingen zijn van onder meer Ed van den Heuvel en Kees de Jager. Aanvang is 19.30. Bovendien zal het portret van Minnaert officieel aan de universiteiten worden teruggegeven. Op 6 april is er op Sonnenborgh een speciale kijkavond. Aanvang 19.30. Toegang 5 euro.