“I’m going to have to science the shit out of this”

Aanstaande donderdag gaat de speelfilm The Martian van regisseur Ridley Scott in Nederland in première. In deze film wordt astronaut Mark Watney door zijn collega’s voor dood achtergelaten tijdens een stofstorm op Mars. Watney is echter niet dood en moet in zijn eentje zien te overleven op de onherbergzame Rode Planeet. En dat kan alleen dankzij de wetenschap, of, zoals de astronaut het zelf zegt: “I’m going to have to science the shit out of this.” 

Beluister hier mijn verhaal over de wetenschap achter The Martian bij het Radio 1-programma De Ochtend van dinsdag 29 september 2015.

Laat de ruimtetijd zich nu wel op heterdaad betrappen?

Een sterk verbeterde zwaartekrachtsgolfdetector is uit de startblokken geschoten.

Sinds afgelopen vrijdag is de Amerikaanse Advanced LIGO-detector aan het speuren naar zwaartekrachtsgolven. Honderd jaar geleden werden ze voorspeld, maar nog nooit zijn ze direct gedetecteerd. Tot nu toe bleken de golven te zwak voor alle aardse detectoren die ernaar zochten.

Advanced LIGO is een verbeterde versie van de LIGO-detector die tussen 2000 en 2010 zonder succes naar dezelfde golven speurde. De vernieuwde detector is is tienmaal zo gevoelig als zijn voorloper. Als de berekeningen van de natuur- en sterrenkundigen kloppen, dan moet die gevoeligheid groot genoeg zijn om de minuscule golven op heterdaad te betrappen.

Lees het hele artikel op NPO Wetenschap.

Eerste bewijs voor Hawking-straling

Zwarte gaten zijn toch niet helemaal zwart. In ieder geval in een laboratoriumexperiment met een ultrakoude vloeistof.

Israëlische wetenschappers denken dat ze voor het eerst een experimentele aanwijzing hebben gevonden voor het bestaan van Hawking-straling. Na vijf jaar werk lukte het Jeff Steinhauer en collega’s van het Israel Institute of Technology in Haifa om een glimp van Hawking-straling op te vallen. Het zwarte gat verslindt echter geen licht, maar geluid. En het bestaat niet in het heelal, maar in het lab.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Aards water is ouder dan de Zon

Water komt volop voor in ons zonnestelsel: niet alleen op aarde, maar ook in kometen, meteorieten en op ijzige manen van reuzenplaneten. Daarnaast heeft water zijn sporen nagelaten in mineralen die op de maan en op Mars voorkomen. Amerikaanse wetenschappers hebben nu in Science de eerste aanwijzingen gepresenteerd dat een deel van het water in ons zonnestelsel er al geweest moet zijn zelfs voordat de Zon werd gevormd.

Lees het hele artikel op de website van NPO Wetenschap.

Komeetlanding wordt harde dobber

Komeet 67/P is veel ruwer dan gedacht. Dat maakt de komeetlanding in november een dubbeltje op zijn kant. Lees het hele artikel op NPO Wetenschap.

Oerknalontdekking nu al onder vuur?

Nieuwe publicatie betwijfelt het eerste experimentele bewijs van kosmische inflatie.

Lees op de website van W24 het hele artikel.

Donkere materie als dino-killer?

Een schijf donkere materie in onze Melkweg is de indirecte oorzaak voor het uitsterven van de dinosaurussen. Dat is althans de verregaande speculatie van twee theoretisch fysici, Lisa Randall en Matthew Reece van Harvard University (VS). Ze publiceerden hun theorie online via ArXiv.org. Dezelfde publicatie gaat binnenkort ook verschijnen in Physical Review Letters.

Lees op de website van W24 het hele artikel.

Van stof tot ster en weer terug

Welke rol spelen moleculen bij de vorming van sterren en planeten? Hoe zijn de chemische bouwstenen voor leven ontstaan? Dat zijn enkele van de onderzoeksvragen uit het nieuwe NWO-programma astrochemie. 

Dit artikel is gepubliceerd in NWO Hypothese, oktober 2010

Het grootste deel van het heelal is extreem koud en leeg en wordt ook nog eens doorzeefd met gevaarlijke straling. Niet bepaald een gunstige omgeving voor de vorming van moleculen. Daarvoor moeten atomen of ionen namelijk stabiele bindingen met elkaar aangaan. Toch komt molecuulvorming in het heelal veel vaker voor dan decennialang werd gedacht, van eenvoudige vormen als moleculair waterstof tot complexe koolwaterstoffen die uit tientallen atomen kunnen bestaan.

De technische vooruitgang van telescopen heeft het mogelijk gemaakt om niet alleen natuurkundige aspecten van het heelal te onderzoeken, maar ook de scheikundige: hoe vormen moleculen zich onder ogenschijnlijk vijandige omstandigheden? In de jaren zeventig en tachtig begonnen astronomen voor het eerst oog te krijgen voor de rol van moleculen in de ruimte. Langzamerhand ontwikkelde zich uit de combinatie van astronomie en chemie het geheel nieuwe vakgebied van de astrochemie.

Hoewel Nederlandse onderzoekers al jarenlang op individuele basis bijdragen aan dit vakgebied, bestaat er sinds 1 september voor het eerst een geïntegreerd NWO-onderzoeksprogramma astrochemie (zie kader). “De astronomen weten welke onderzoeksvragen interessant zijn en de chemici kunnen helpen bij het beantwoorden daarvan”, zegt hoogleraar Xander Tielens van de Universiteit Leiden en voorzitter van de programmacommissie.

Het grote belang van de astrochemie voor de evolutie van het heelal blijkt vooral uit de chemische kringloop van elementen. Sterren die aan het eind van hun leven zijn gekomen, slingeren grote hoeveelheden materiaal de ruimte in. In de interstellaire ruimte wordt dit materiaal gebombardeerd door straling en deeltjes waardoor het chemisch verandert. De nieuw gevormde stoffen dienen vervolgens als bouwmateriaal voor de vorming van een volgende generatie sterren en planeten. Zo sluit de chemische kringloop zich: van stof tot ster en weer terug.

“De belangrijkste vraag voor astrochemici is wat de rol is van moleculen in deze kringloop”, zegt Tielens. “Spelen ze alleen een passieve rol of juist ook een actieve rol? En als ze een actieve rol spelen, welke rol is dat dan precies?”

Klontering
Een belangrijke motivatie voor het NWO-onderzoeksprogramma astrochemie vormde het in aanbouw zijnde Atacama Large Millimeter Array, kortweg ALMA. ALMA wordt een verzameling van tenminste vijftig radiotelescopen op vijf kilometer hoogte in de Chileense Atacamawoestijn. Naar verwachting gaat ALMA vanaf eind 2011 de vorming van sterren en planeten in het vroege universum in beeld brengen.

“Nederland is heel actief in ALMA,” zegt Tielens, “onder andere met het ontwerpen van detectoren. Voor de komende tien jaar wordt ALMA voor astrochemici een belangrijk instrument. Met een betere resolutie dan ooit tevoren kunnen we dan gaan bestuderen welke rol moleculen spelen in de met gas en stof gevulde schijven rond jonge sterren. Het zijn deze zogeheten protoplanetaire schijven waarin zich nieuwe planeten kunnen vormen.”

Een van de onderzoekers die binnen het nieuwe astrochemieprogramma gebruik hoopt te gaan maken van ALMA is Inga Kamp, universitair docent aan de Rijksuniversiteit Groningen. Kamp is vooral geïnteresseerd in het beginstadium van de planeetvorming. In het begin bevat een protoplanetaire schijf typisch 1 massaprocent stof en 99 massaprocent gas. Het stof bestaat voornamelijk uit silicaten en grafiet. Het gas bevat onder andere moleculair waterstof, koolstofmonoxide, koolstofdioxide en acetyleen. Kamp: “Hoewel er veel meer gas dan stof in de schijf zit, weten we minder van de rol van het gas dan van de rol van het stof. Daarom onderzoek ik juist het gas. Ik ben me gaan realiseren hoe belangrijk scheikunde is om de astronomische waarnemingen van moleculen te vertalen naar het begrijpen van protoplanetaire schijven.”

Aan het begin van de planeetvorming staan de kleine stofdeeltjes. Die gaan aan elkaar klonteren, vormen steeds grotere klonters, tot er zelfs kilometer grote rotsachtige klompen ontstaan. “Ik wil achterhalen hoe de samenstelling van de protoplanetaire schijf verandert tijdens dit proces”, zegt Kamp. “Hoe verandert de dikte van de schijf? Hoe verandert de straal? Hoe verandert de gastemperatuur op verschillende plekken in de schijf, en daarmee de chemische samenstelling? Met de Herschel Space Observatory onderzoeken we nu zo’n 250 schijven die zich in verschillende evolutionaire stadia bevinden. Dan spreken we over 1 tot 30 miljoen jaar na de vorming van de ster die zich middenin de schijf bevindt.”

Snapshots
Kamp ontwikkelt computermodellen van protoplanetaire schijven: “Ik bereken telkens een snapshot in de ontwikkeling van zo’n schijf. Alle snapshots bij elkaar vormen dan een filmpje van de evolutie van een protoplanetaire schijf.” De uitkomsten van haar modellen vergelijkt ze nu nog met die van de vorig jaar in de ruimte gestuurde Herschel-ruimtetelescoop. In de toekomst wil ze ook ALMA gaan gebruiken, die in zekere zin complementair wordt aan Herschel, vertelt Kamp. “Met ALMA kunnen we het koudste gedeelte van de schijf bestuderen, het gedeelte dat met Herschel niet zichtbaar is. Ik verwacht dan ook een mooie synergie tussen Herschel en ALMA.”

Hoe kan zij als onderzoeker profiteren van het feit dat er nu één geïntegreerd astrochemieprogramma in Nederland is gevormd? “Regelmatig zullen bijeenkomsten worden georganiseerd waarop we kennis en ervaringen gaan delen. Het is heel goed om je eigen onderzoek ook eens door de ogen van iemand anders te bekijken. Om een voorbeeld te geven: voor mij als astronoom heeft een stofkorrel in de ruimte een glad oppervlak. Maar voor een fysicus als Petra Rudolf, die ook in het astrochemieprogramma zit, is het oppervlak ruw en kan het allerlei insluitingen hebben. Juist die eigenschappen kunnen de chemie sterk beïnvloeden. Samen kunnen we dus een realistischer beeld krijgen.”

IJslagen
Waar Inga Kamp onderzoekt wat er in de protoplanetaire schijf als geheel gebeurt, bestudeert Herma Cuppen de individuele stofdeeltjes die zowel in moleculaire wolken als in protoplanetaire schijven voorkomen. Cuppen werkt nu nog als postdoc-onderzoeker aan de Universiteit Leiden, maar verhuist in januari met een ERC Starting Grant naar Nijmegen. Ze ontwikkelt deeltjessimulaties die zich over honderdduizenden jaren uitstrekken.

“Meer in het bijzonder onderzoek ik wat er qua chemie gebeurt op de stofdeeltjes die een ijslaag om zich heen hebben”, vertelt Cuppen. “Welke reacties vinden er plaats op het oppervlak? Wat is de temperatuur? Wanneer verdampt de ijslaag? Wat gebeurt er dan met de moleculen die zich op de ijslaag bevinden? Een van mijn doelen is om het inzicht wat volgt uit mijn deeltjesmodellen te gebruiken ter verbetering van de continuümmodellen zoals Inga die gebruikt.”

De met een ijslaag omhulde stofdeeltjes spelen een belangrijke rol in de temperatuurregeling van een moleculaire wolk of een protoplanetaire schijf. Omdat voor stervorming een omgeving met een lage temperatuur nodig is, spelen ze dus ook al een belangrijke rol voor de stervorming. Daarnaast worden uit het samenklonteren van zulke kleine ijsdeeltjes kometen gevormd.

Cuppen vergelijkt haar deeltjessimulatie in eerste instantie met laboratoriumexperimenten van haar Leidse collega’s. “Ik probeer mijn simulatieresultaten ook wel te vergelijken met astronomische waarnemingen, maar dat is toch een stuk moeilijker omdat die vaak grote inhomogene gebieden bestrijken.”

Een van de grote vragen die astrochemici proberen te beantwoorden is hoe water op aarde terecht is gekomen. Alles lijkt er op dat er al vroeg na de vorming van de aarde water was. Cuppen: “Maar hoe is het daar terecht gekomen? Via kometen met een ijslaag? Of ontstond het al met de vorming van planeet aarde? Als we meer weten over waar ijslagen precies voorkomen, kunnen we een beter idee krijgen voor de waarschijnlijkheid van de verschillende scenario’s.”

Cuppen is opgeleid als scheikundige en belandde min of meer bij toeval in de astrochemie. “Tot mijn verrassing zag ik dat de astronomie ook voor de chemie een heleboel interessante onderzoeksvragen heeft. En al die vragen hebben uiteindelijk toch te maken met de oorsprong van onszelf.”

Grootste moleculen Behalve dat het onderzoeksprogramma astrochemie aansluit bij nieuwe telescopen zoals ALMA en de James Webb Space Telescope, sluit het ook aan bij bestaande Nederlandse onderzoeksfaciliteit zoals de vrije-elektronenlaser FELIX van het instituut FOM Rijnhuizen en het Kernfysisch Versneller Instituut (KVI) van de Rijksuniversiteit Groningen.

“De grootste moleculen die in de ruimte voorkomen”, zegt hoogleraar Xander Tielens, “zijn de zogeheten polyaromatische koolwaterstoffen. Die komen veel in stofwolken voor. We weten dat deze uit elkaar kunnen vallen en moleculaire ringen of ketens kunnen vormen. Maar we weten niet precies hoe dat proces chemisch werkt. Dat gaan we onderzoeken door de koolwaterstoffen te bombarderen met verschillende soorten straling. Daarvoor gaan we zowel de FELIX-laser gebruiken als de deeltjesversneller van het KVI.”

Tielens benadrukt dat het NWO-programma naast het onderzoek nog een belangrijk doel dient: “Via zomerscholen en andere trainingen krijgen promovendi namelijk voor het eerst een specifieke opleiding die de astronomie combineert met de chemie en de fysica. Met het oog op de nieuwe telescopen ALMA en James Webb Space Telescope is het belangrijk dat we via dit opleidingsprogramma de onderzoeksleiders van de toekomst trainen.”


[kader:]
Onderzoeksprogramma Astrochemie in het kort

Op 1 september 2010 is het NWO-onderzoeksprogramma Astrochemie officieel van start gegaan. Over een periode van vijf jaar heeft NWO 2,8 miljoen euro beschikbaar gesteld voor vier onderzoeksthema’s: (1) de vorming, vernietiging en excitatie van eenvoudige moleculen in de gasfase; (2) de rol van stof en ijs in het heelal; (3) de chemische evolutie van polycyclische aromatische koolwaterstoffen; en ten slotte (4) het ontstaan van de chemische bouwstenen van leven.

Het onderzoeksprogramma is bottom-up tot stand gekomen: in onderling overleg hebben de onderzoekers zelf voorgesteld welke onderzoeksvragen zij belangrijk vinden en hoe die het beste aansluiten bij waar Nederland goed in is. Een internationaal wetenschappelijk panel heeft de voorstellen vervolgens bijgeslepen tot het huidige astrochemieprogramma.

In het programma werken vaste-staf-onderzoekers, post-docs, promovendi en studenten samen, afkomstig van de Universiteit Leiden, de Universiteit van Amsterdam, de Vrije Universiteit in Amsterdam, de Radboud Universiteit Nijmegen, de Rijksuniversiteit Groningen (Kernfysisch Versneller Instituut, Kapteyn Instituut en Zernike Instituut) en het FOM-instituut voor plasmafysica Rijnhuizen.

Internet

www.nwo.nl/astrochemie NWO-programma astrochemie
www.almaobservatory.org ALMA-telescoop in Chili
www.jwst.nasa.gov/ James Webb Space Telescope
http://herschel.esac.esa.int/ Herschel-ruimtetelescoop
www.rug.nl/kvi/index Kernfysisch Versneller Instituut (KVI)
www.rijnhuizen.nl/felix/ De vrije-elektronenlaser FELIX van het FOM-instituut Rijnhuizen

De zon is boos

Hij steekt hoogst zelden de kop op, maar als hij het doet, kan de schade enorm zijn: een geomagnetische superstorm, over de aarde geblazen door de zon. De superstorm kan de vitale infrastructuur van een hoogtechnologische maatschappij ernstig ontregelen.

Het hele artikel is te lezen in het populair-wetenschappelijke maandblad Natuurwetenschap & Techniek, juni 2009

Internet
Het gedetailleerde rapport Severe Space Weather Events - Understanding Societal and Economic Impacts (National Academy of Sciences, 2008) is gratis te downloaden van: www.nap.edu/catalog.php?record_id=12507
Uitgebreid historisch overzicht van zonnestormen: www.solarstorms.org/SRefStorms.html
Info, illustraties en animaties: stereo.gsfc.nasa.gov en http://sohowww.nascom.nasa.gov/spaceweather/lenticular/
Het actuele ruimteweer: sohowww.nascom.nasa.gov/spaceweather/
NOAA Space Weather Prediction Center: www.swpc.noaa.gov/
European Space Weather Portal: www.spaceweather.eu/nl
Schaalverdeling voor de kracht van geomagnetische stormen: www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/

Literatuur
Severe Space Weather Events - Understanding Societal and Economic Impacts (National Academy of Sciences, 2008)
Bruce Tsurutani et. al. The extreme magnetic storm of 1-2 September 1859. Journal of Geophysical Research, Vol. 108, No. A7, 1268 (2003)

Lichtpaden stuwen virtuele radiotelescoop op

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad, 7 april 2009

Live-demonstratie van intercontinentale radiotelescoop tijdens ‘Reis rond de wereld in tachtig telescopen’ op vrijdag 3 april.

In het Drentse Dwingeloo arriveren geen postpakketten meer met kilometers lange opgerolde magneettapes of met belegen harde schijven, afkomstig van afgelegen radiotelescopen. Radiosterrenkundigen van nu hoeven niet meer weken- of maandenlang te wachten om te zien wat hun telescopen vandaag waarnemen. Een glasvezelnetwerk combineert sinds 2006 radiotelescopen van over de hele wereld tot één grote virtuele radiotelescoop.

“Afgelopen november zagen we live hoe in tien dagen tijd een enorme hoeveelheid materie met een derde van de lichtsnelheid werd uitgestoten door een zwart gat die een ster aan het opeten is”, vertelt sterrenkundige Zsolt Paragi. Electronic-Very Long Baseline Interferometry (e-VLBI) heet de gebruikte techniek. Live tussen aanhalingstekens dan, want de astronomen kijken honderden miljoenen jaren terug in de tijd. De virtuele telescoop heeft nog een tweede groot voordeel. Hij combineert de waarnemingen van radiotelescopen die vanaf zoveel mogelijk verschillende plekken naar dezelfde heelalbron kijken. Die combinatie geeft een honderd maal zo gedetailleerd beeld dan de beste optische telescoop.

Het zenuwcentrum van de virtuele intercontinentale telescoop zit bij het JIVE-instituut in Dwingeloo (Joint Institute for VLBI in Europe). Afgelopen vrijdag deed e-VLBI mee aan de internationale sterrenkundemarathon ‘Rond de wereld in tachtig telescopen’ – een 24 uur lange live webcast langs telescopen over de hele wereld, in het kader van het Internationale Jaar van de Sterrenkunde. Tegelijkertijd was er een rondleiding door het controlecentrum van JIVE en langs de supercomputer die de meetgegevens van alle aangesloten radiotelescopen verwerkt tot een live-snapshot van een gewelddadige sterrenkundige bron.

Op een wereldkaart in het JIVE-instituut branden lampjes op de plekken waar radiotelescopen live meedoen aan e-VLBI. In de ochtend lichten alleen twee lampjes in Australië en eentje in China op. Later op de dag – wanneer de aarde wat verder om zijn as is gedraaid en andere telescopen dezelfde bron kunnen zien – gaan zeven lampjes in Europa aan. Nog later springen twee lampjes op het Amerikaanse continent aan. Uiteindelijk doen twaalf telescopen uit elf landen mee: Nederland, Engeland, Spanje, Zweden, Finland, Polen, Italië, Chili, Puerto Rico, China en Australië.

Waarnemingen via het internet bij elkaar voegen – het klinkt gemakkelijker dan het is. “De kunst is om wetenschappelijke grootverbruikers snel en betrouwbaar te bedienen zonder de gewone internetgebruiker te hinderen”, legt directeur Erik-Jan Bos van SURFnet uit. SURFnet ontwikkelt en exploiteert in Nederland een glasvezelnetwerk van ruim achtduizend kilometer. Het is een van de snelste en meest geavanceerde ter wereld, speciaal bedoeld voor universiteiten, hogescholen en academische ziekenhuizen.

“Elke aangesloten radiotelescoop produceert ongeveer een gigabit per seconde aan data, die SURFnet vanuit het buitenland ontvangt en via het optische knooppunt NetherLight in Amsterdam naar Dwingeloo stuurt”, vervolgt Bos. Dat is ruwweg een honderdmaal zo hoge datasnelheid als die van een ‘gewone’ internetthuisgebruiker. “In 2002 hebben we het concept van lichtpaden ontwikkeld. Op een enkele glasvezel gebruiken we tot 72 kanalen: één kanaal voor het gewone internetgebruik en de 71 andere kanalen voor het wetenschappelijke grootgebruik. Elk van die 71 kanalen gebruikt één bepaalde lichtfrequentie en vormt een lichtpad: een eigen optische snelweg die buiten het reguliere internet om loopt.”

Lichtpaden zijn ideaal om de voortdurend toenemende datastroom van grote wetenschappelijke experimenten de baas te blijven. “Tien gigabits per seconde per golflengte kunnen we al aan”, zegt Bos. “Veertig en zelfs honderd gigabits per seconde komt er in de komende jaren aan.” Sinds eind vorig jaar levert SURFnet ook dynamische lichtpaden. Een lichtpad is dan niet langer een optische snelweg die permanent open staat, maar een variabele snelweg. De ene keer staat de snelweg open, de andere keer dicht. Vooral handig wanneer er niet continu grote datahoeveelheden worden verstuurd. De ene keer loopt de snelweg zus, de andere keer zo. Bos: “Heel praktisch wanneer bijvoorbeeld een Leidse elektronenmicroscoop ’s ochtends vanuit Maastricht op afstand wordt gebruikt, en ’s middags vanuit Groningen. De gebruiker krijgt directe controle over het netwerk.”

Dynamische lichtpaden gaan een steeds belangrijkere rol spelen bij het op afstand bedienen van geavanceerde meetinstrumenten die grote hoeveelheden data produceren: niet alleen radiotelescopen, deeltjesversnellers en elektronenmicroscopen, maar ook medische imagingapparatuur, zoals MRI-scanners. Het project Digitaal Bevolkingsonderzoek Borstkanker onderzoekt momenteel de mogelijkheid om mammogrammen van de mobiele screeningunits via lichtpaden te versturen naar de radioloog. Dan komt het resultaat veel sneller aan dan wanneer een koerier de analoge röntgenfoto’s persoonlijk moet afleveren, zoals nu gebeurt. In de commerciële wereld onderzoekt de Hollywood-filmindustrie in het project CineGrid of ze het lichtpadenconcept kunnen gebruiken om films in hoge resolutie te ‘streamen’ naar bioscopen. De oude, dure filmbanden kunnen dan definitief naar het museum.

In de loop van de middag komt netwerkspecialist Paul Boven aanzetten met zijn laptop. De Dwingeloose supercomputer heeft de waarnemingsresultaten van tien deelnemende e-VLBI-telescopen na een paar uur rekenen inmiddels gecombineerd. Op het scherm verschijnt een blauwe, rood omrande stip. We kijken naar het actieve melkwegstelsel 3C120. HHet licht heeft er 450 miljoen jaar gedaan om vandaag te worden waargenomen. Het blikveld op 3C120 is zo smal dat het overeenkomt met het waarnemen van een tennisbal in New York vanuit Nederland.

“De Spaanse telescoop in Madrid heeft vandaag voor de eerste keer meegedaan aan e-VLBI”, zegt JIVE-directeur en sterrenkundige Huib Jan van Langevelde. “En dat ging goed”, constateert hij tevreden. Maximaal voegt e-VLBI momenteel zestien telescopen samen. De komende jaren zal dat aantal toenemen, zodat het haviksoog van de virtuele telescoop nog scherper wordt. Het andere grote voordeel van de virtuele telescoop, opgestuwd door lichtpaden, is de snelheid waarmee hij kan reageren op wat er in de ruimte gebeurt. Van Langevelde: “Dan hoeven we niet meer zoals vroeger dagen of weken te wachten voor we radiotelescopen kunnen gebruiken. Als er nu een ster ontploft, staat de virtuele radiotelescoop meteen op scherp.”

Internet
Homepage van e-VLBI: www.evlbi.org/
Homepage van de 100 uren van de sterrenkunde: www.100hoursofastronomy.org/
Webcast e-VLBI vrijdag 3 april: www.ustream.tv/recorded/1336875
e-VLBI-demowaarnemingen van 3 april: http://iya.expres-eu.org/
De waargenomen actieve melkweg 3C120: www.bu.edu/blazars/3c120.html
Homepage van SURFnet: www.surfnet.nl/
Informatie over lichtpaden: www.surfnet.nl/nl/diensten/netwerkinfrastructuur/Pages/lichtpaden.aspx

2009: jaar van de sterrenkunde

Dit artikel is gepubliceerd in Hypothese, NWO-blad voor de wetenschap (december 2008)

Blijft het heelal alsmaar uitdijen of stort het ooit met geweld in elkaar? Hoe ontstonden sterren en planeten uit de oersoep die het heelal ooit was? Kruipt er elders in het heelal ook leven rond? Allemaal vragen uit de sterrenkunde, die raken aan de menselijke nieuwsgierigheid naar die donkere, onmetelijke ruimte die de aarde omringt.



Pas met de uitvinding van de telescoop, dit jaar vierhonderd jaar geleden, kon de mens deze vragen wetenschappelijk gaan onderzoeken. En die uitvinding was een Nederlandse. Hans Lipperhey of Zacharias Jansen? Aan beide Middelburgers wordt wel de uitvinding van de telescoop in 1608 toegeschreven. Wie echt de eerste was, weet niemand, maar Lipperhey vroeg er octrooi op aan en Jansen niet, zodat Lipperhey kan bogen op het oudst bekende document waarin de uitvinding van de telescoop wordt geclaimd.

Jammer alleen dat geen van beiden hun kijkers op het heelal richtten, anders was het begin van de moderne sterrenkunde echt een volledig Nederlandse zaak geweest. Nu was het de Italiaan Galileo Galilei die in 1609 voor het eerst een telescoop op de maan richtte en tekeningen van bergen en kraters op maakte.

De waarnemingen van Galilei worden als het echte begin van de astronomie gezien, en daarom is 2009 het Internationale Jaar van de Sterrenkunde. In Nederland zullen het hele jaar 2009 activiteiten rondom het thema sterrenkunde worden georganiseerd (zie kader).

Tweede Gouden Eeuw
In de vierhonderd jaar die volgen na de uitvinding van de telescoop, speelt Nederland een grote rol in de sterrenkunde. In 1655 ontdekte Christiaan Huygens de Saturnus-maan Titan. En de 20e eeuw staat bol van Nederlandse astronomische ontdekkingen. Op grote afstand slingert zich een wolk van kometen rond de zon: de wolk van Oort, vernoemd naar Jan Hendrik Oort. De Kuipergordel, vernoemd naar Gerard Kuiper, ligt tussen die wolk en de buitenste planeet van ons zonnestelsel. Eind jaren vijftig was de radiotelescoop van Dwingeloo korte tijd de grootste ter wereld.

Waarom is Nederland toch zo goed in sterrenkunde? Volgens sterrenkundige en Spinozaprijswinnaar Ed van den Heuvel, drie jaar geleden met emeritaat gegaan, is het vooral een kwestie van schoolvorming: goede leermeesters die goede leerlingen hebben gehad – een trend die tot op de dag van vandaag is voortgezet.

Van den Heuvel: “Het is eigenlijk begonnen eind 19e eeuw, toen de Nederlandse regering flink heeft geïnvesteerd in de universiteiten. Dat heeft geleid tot een tweede Gouden Eeuw, waarin Nederland uitblonk in natuurkunde en sterrenkunde. Wat de sterrenkunde betreft ontstond er een astronomische school door Jacobus Kapteyn. Hij werd in 1878 hoogleraar sterrenkunde in Groningen. Hij leverde onder andere Willem de Sitter en Jan Hendrik Oort af als promovendi, die op hun beurt ook weer belangrijke astronomen hebben opgeleid. Later ontstond er een tweede, meer astrofysische gerichte school in navolging van Anton Pannekoek in Amsterdam en Marcel Minnaert in Utrecht. Ook zij hebben meer dan uitstekende astronomen opgeleid.”

Grootste vragen over de grootste dingen
Volgens sterrenkundige Vincent Icke van de Universiteit Leiden is er niet één aanwijsbare reden waarom Nederland zo goed is in sterrenkunde, maar is het een combinatie van psychologische, culturele en financiële factoren: “De psychologische reden is dat sterrenkunde mensen extreem boeit. De sterrenkunde zoekt antwoorden op de grootste vragen over de grootste dingen. Dat boeit studenten en dat boeit ook het brede publiek. Daarnaast hebben wij om de een of andere reden een cultuur die abstracte dingen waardeert. Neem Mondriaan in de schilderkunst. Misschien wordt het de laatste jaren wat minder, maar je kon hier altijd goed voor de dag komen als sterrenkundige of natuurkundige.”

Het meest concreet is de financiële reden. Icke: “Nederland is altijd een zeevarende natie geweest, en tot ver in de vorige eeuw was astronomie essentieel voor de navigatie op zee. Je kon letterlijk geld verdienen als je beter je positie en je tijd op het schip kon bepalen. Het belangrijkste is wel dat Nederland vanaf het eind van de 19e eeuw structureel geld heeft geïnvesteerd in het succesvol maken en houden van de sterrenkunde. Oort kreeg de Nederlandse overheid zover de radiotelescoop van Dwingeloo en de nog grotere van Westerbork te bouwen. Continue investeringen zijn essentieel geweest om succesvol te blijven.”

Donker spul
Volgens beiden wordt die dominante positie van de Nederlandse sterrenkunde nog steeds voortgezet. De nieuwe generatie sterrenkundige staat weer voor hele nieuwe vragen. Volgens Icke liggen de grote openstaande vragen op twee terreinen. Allereerst op het terrein van de gewone materie, het spul waaruit de mens, de aarde, de planeten en de sterren bestaan – het spul dat we kunnen zien. Icke: “We hebben nog steeds geen sluitend verhaal over de evolutie van die materie. We hebben wel stukken van een verklaring, maar er ontbreekt nog astrofysisch detail om te verklaren hoe precies sterrenstelsels, sterren en planeten zijn ontstaan. Daar moet de jonge generatie achteraan!”

De andere grote vraag ligt op het terrein van wat wel donkere materie en donkere energie wordt genoemd. “Noem het maar donker spul”, zegt Icke. “Of dat wat we nu donkere materie noemen ook echt materie is, weten we helemaal niet. Bestaat het wel uit deeltjes, of is het iets met een continu karakter? Of misschien is de aantrekkingskracht die nu aan donkere materie wordt toegeschreven wel toe te schrijven aan een eigenschap van de ruimtetijd zelf, aan een extra kromming die in de ruimtetijd zit. Wat zijn de eigenschappen van dat donkere spul? Is het echt wel verdeeld in materie aan de ene kant en energie aan de andere kant? We weten daar veel minder van dan je zou opmaken uit de populaire pers. En sommige wetenschappers doen het zelf ook voorkomen of we al halverwege een verklaring zijn. Maar we weten echt niet of de termen donkere materie en donkere energie wel van toepassing zijn. Dan moet je het ook niet zo noemen, want dat belemmert het kritisch denken. Wat is dat donkere spul nu echt? is dus de tweede grote open vraag voor sterrenkundigen.”

Waar de moderne astronomie vierhonderd jaar geleden begon met de uitvinding van de telescoop, is deze wetenschap nu zo ver gevorderd dat ze raakt aan fenomenen in het heelal die niet meer direct zichtbaar zijn, maar indirect uit waarnemingen moeten worden afgeleid: ‘het donkere spul’.

Boek
In het boek Astronomie.nl – Een Hollandse kijk op het heelal (Veen Magazines, 2008) gaat sterrenkundejournalist Govert Schilling uitgebreid in op de Nederlandse bijdragen aan de sterrenkunde.

Internet
www.astronomy2009.nl/
http://www.astronomie.nl/


Jaar van de Sterrenkunde in Nederland

Belangrijkste activiteiten uit het programma zoals dat nu bekend is. Voor actuele informatie: www.astronomy2009.nl/

15/16 januari
Officiële opening bij de Unesco in Parijs, inclusief een studentenprogramma. Meer dan 140 landen doen mee.
http://ama09.obspm.fr/ama09/open.php

21 januari
Nationale aftrap bij de Museum Sterrenwacht Sonnenborgh in Utrecht

2-5 april
‘100 uur van de sterrenkunde’. http://astronomy2009.org/globalprojects/cornerstones/100hoursofastronomy/
Ook in Nederland veel activiteiten tijdens deze dagen. Zoals Nationale Sterrenkijkdagen, activiteiten op scholen.

4 april
‘Dag van de sterrenkunde’.
Publieksmanifestatie met lezingen, workshops, films, documentaires, demonstraties, de Discovery Truck. Inclusief programma voor kinderen vanaf 10 jaar.

Besloten avondprogramma: ‘400 jaar moderne sterrenkunde’. Met muziek, lezingen door vooraanstaande astronomen, presentatie van een speciale Europazegel 400 jaar sterrenkunde van TNT Post, bekendmaking naamgeving planetoïden.

Hele jaar:

Het project ‘Het onzichtbare Heelal’, over infraroodsterrenkunde naar aanleiding van de lancering van de ESA ruimtetelescoop Herscheltelescoop met aan boord de in Nederland gemaakte Hifi. Het project ‘Het onzichtbare heelal’ heeft de Academische Jaarprijs 2007/2008 gewonnen. Met het prijzengeld is onder andere de Groningse Discovery Truck ingericht als infraroodlab. Daarmee trekken ze door het land. http://www.rug.nl/sciencelinx/hetonzichtbareheelal/index.

Voor het onderwijs:

- Galileoscope http://astronomy2009.org/globalprojects/cornerstones/galileoscope/ Zelfbouwtelescoop als project voor basisscholen, groep 7/8.
- Universe Awareness, een internationaal project dat geïnitieerd is in Nederland, en dat hele jonge kinderen met sterrenkunde laat kennismaken. http://astronomy2009.org/globalprojects/cornerstones/universeawareness/

Musea:

- Museon gaat IYA2009-zaal inrichten.
- Huis Marseille: expositie ‘First Light’, Astronomie in Fotografie, opent eind 2009.
- Van Gogh Museum: ‘Van Gogh en de kleuren van de nacht’, mogelijk koppeling met publieksprogramma Artis Planetarium.

Boeken en andere uitgaven:

Astronomie.nl – Een Hollandse kijk op het heelal. Govert Schilling. (Uitgeverij Veen Magazines)
Sterrenkundescheurkalender (Uitgeverij Veen Magazines)
DVD ‘Eyes on the Skies’ (IAU)
‘De hoed van Einstein’, van Rudi van der Velde (Gopher). Jeugdroman waarin en passant de relativiteitstheorie wordt uitgelegd.
Stripboek over de geschiedenis van de sterrenkunde vanaf Galileo Galilei (IAU, De Koepel)

Waarom is het ’s nachts donker terwijl er zoveel sterren aan de hemel staan?

Dit artikel is gepubliceerd in dagblad Trouw, 2 juni 2008

Een sterrenstelsel zoals onze Melkweg bevat ruwweg honderdvijftig miljard sterren. Het zichtbare heelal bevat maar liefst een paar honderd miljard van dit soort sterrenstelsels. Tel alle sterren bij elkaar op en je komt op het duizelingwekkende aantal van een cijfer gevolgd door 22 nullen.

Zoveel sterren, zoveel bronnen van licht. En dan toch donkere nachten?

Dat komt voornamelijk door de combinatie van drie eigenschappen van sterren en van het heelal, legt sterrenkundige professor Vincent Icke uit. “Allereerst zijn sterren heel klein vergeleken met hun onderlinge afstand. Dat betekent dat je heel erg ver kunt kijken. Als je een boom even als een metafoor voor een ster neemt, dan kun je zeggen dat je in het kosmische bos door de bomen juist wel het bos kunt zien, omdat de boomstammen zo extreem dun zijn vergeleken met de afstand tussen de bomen.”

Zelfs als je alle sterren in het zichtbare heelal neemt, heb je er dus bij lange na nog niet genoeg om de hele hemel met sterrenschijfjes te bedekken. Toch is dit argument alleen nog niet voldoende om donkere nachten te verklaren. Weliswaar kun je zeer ver kijken door het kosmische bos, maar stel dat het bos oneindig groot zou zijn, dan komt er ooit een moment dat je wel degelijk door de bomen het bos niet meer ziet. Dat je de hele hemel wel kunt bedekken met sterrenschijfjes. Weg donkere nachten.

Een tweede argument is daarom nodig: hoe verder je de ruimte in kijkt, hoe verder je ook in de tijd terugkijkt, en er was ooit een tijd dat er nog geen sterren bestonden. Het heelal is 13,7 miljard jaar oud en sterrenkundigen denken dat de eerste sterren zo’n 13,3 miljard jaar geleden ontstonden, vierhonderd miljoen jaar na de oerknal.

Icke trekt zijn metafoor van de bomen en het bos door: “Bij het steeds dieper het heelal in kijken, houdt het sterrenbos zelf al op lang voordat je door de bomen het bos niet meer zou kunnen zien. Het is alsof voorbij die 13,3 miljard jaar het land nog wel doorgaat, maar er geen bomen meer staan. In de kiem zitten ze wel al in de grond, maar ze moeten nog groeien.”

Maar stel nu dat er temidden van al die sterren aan de hemel gigastralers zijn die miljarden malen zo intens zijn als onze zon? Dan zouden deze gigastralers voor ons net zo helder zijn als onze zon, ook al staan ze miljoenen malen verder weg. Dan zou de nacht best licht kunnen zijn.

“Het fascinerende is,” zegt Icke, “dat omdat het ’s nachts donker is, je in één oogopslag weet dat er een bovengrens moet zijn aan de helderheid van een ster. Dat is het derde argument. Je kunt berekenen dat een ster niet meer licht kan uitstralen dan ongeveer een miljoen maal de lichtkracht van de zon. Anders spat hij uit elkaar. Neem nu alle drie de argumenten samen, en je hebt een verklaring voor onze donkere nachten.”

Waarom draait de aarde om zijn as?

Dit artikel is gepubliceerd in Trouw, 18 februari 2008


Het heelal was al 9,1 miljard jaar oud toen de aarde ontstond. Bij die gewelddadige vorming – 4,6 miljard jaar geleden – ging de aarde ook om zijn eigen as tollen. Eenmaal in de 24 uur, tenminste vandaag de dag. Maar hoe ontstond die draaiing?

Astronoom Carsten Dominik van de Universiteit van Amsterdam en de Radboud Universiteit Nijmegen bestudeert de vorming van planeten. “Stel dat je met een tennisracket tegen een bal slaat die niet roteert. Dan is de kans groot dat de bal wel roteert nadat je er tegen hebt geslagen. Meestal raak je de bal zodanig dat hij rond zijn eigen as gaat draaien.”

Tijdens de vorming van ons zonnestelsel – uit een enorme draaiende schijf van gas en stof – stortten rotsklompen van één tot enkele kilometers breed op elkaar. Zo ontstonden de planeten. En als er weer eens een nieuwe rotsklomp op de mini-aarde viel, dan groeide de mini-aarde niet alleen, hij kreeg ook weer een extra draaiing. Soms hard, soms zacht. Soms de ene kant op, soms de andere. Al die inslagen samen vormden niet alleen de aarde die we nu kennen, maar gaven er ook op een toevallige manier een draaiing aan.

De aarde draait naar het oosten. Als die richting willekeurig is bepaald, zijn er dan ook planeten in ons zonnestelsel die een andere kant op draaien? Dominik: “Venus draait nauwelijks. Mercurius draait heel langzaam. En Mars draait in dezelfde richting als de aarde. Alleen bij planeten ter grootte van de aarde of kleiner is de draaiing toevallig bepaald. Voor grotere planeten geldt dat niet meer. Die trekken zo hard aan de rotsklompen, dat die klompen steeds op dezelfde manier op de planeet storten. Dan krijg je een voorkeursdraaiing. De aarde ligt in het grensgebied. Astronomen discussiëren nog of de draaiing net wel volledig door het toeval is bepaald, of net niet.”

En als een planeet eenmaal draait, dan zijn de krachten die er op werken zo klein dat hij maar heel langzaam afremt. Dominik: “Per eeuw duurt een aardrotatie – een dag dus – 2,5 duizendste van een seconde langer. De belangrijkste oorzaak is de zwaartekracht die de maan op de aarde uitoefent, en vooral op de oceanen. Op elk moment is er een vloedberg aan de kant van de aarde die het dichtst bij de maan staat, en een andere aan de tegenoverliggende kant. De aarde draait onder die vloedbergen door. Dat veroorzaakt wrijving, waardoor de draaiing steeds trager gaat.”

Hoe verder in het verleden, hoe sneller de aarde draaide, en dus hoe korter de dagen. In het tijdperk van de dinosaurussen draaide de aarde in een volledige baan rond de zon 370 maal om zijn as, in plaats van de 365 van nu. Twee miljard jaar geleden was dat achthonderd maal in een jaar. Dat is zelfs afgeleid uit de gelaagdheid van gefossiliseerde koloniën cyanobacteriën (stromatolieten).

Zetten pulsars een nieuwe wereldwijde tijdstandaard?

Astronomen proberen een nieuwe tijdstandaard vast te stellen gebaseerd op het tikken van millisecondepulsars. Ze claimen dat deze pulsartijd over tien jaar stabieler zal zijn dan de atoomtijd.

Dit artikel is gepubliceerd in Natuurwetenschap & Techniek, mei 2007


Alle oude culturen bepaalden de tijd aan de hand van de zon en andere hemellichamen. Pas met de uitvinding van de eerste mechanische klok in de 14e eeuw kwam daar langzaam verandering in. Slingeruurwerken, kwartsklokken en uiteindelijk atoomklokken konden de tijd steeds nauwkeuriger meten. Sinds 1967 is zelfs de seconde officieel niet langer meer gedefinieerd als het 1/86.400e deel van een gemiddelde dag, maar op grond van tikken van een cesiumatoomklok. Een groep astronomen heeft echter het plan om de tijd weer te baseren op de sterren, en niet op aardse klokken.

De van oorsprong Nieuw-Zeelandse astronoom Dick Manchester geeft in Australië leiding aan het Parkes Pulsar Timing Array, een onderzoeksproject dat in eerste instantie speurt naar zwaartekrachtgolven. Naar deze golven in de ruimtetijd wordt al decennialang gezocht, maar ze zijn nog nooit direct gemeten. Om zwaartekrachtgolven te detecteren worden de sublieme klokeigenschappen van zo’n twintig millisecondenpulsars benut. Pulsars zijn snel roterende neutronensterren die vuurtorenbundels van radiostraling uitzenden. Elke keer als zo’n bundel over de aarde strijkt, detecteren radiotelescopen een puls. Die pulsen zijn als tikken van een klok. Als de ruimtetijd nu lichtjes op en neer deint door een zwaartekrachtgolf, dan meten radiotelescopen even een iets anders tikkende klok.

Het project kan echter twee vliegen in een klap vangen. Manchester: “Het tweede doel is namelijk om aan de hand van de klokeigenschappen van dezelfde twintig pulsars een nieuwe tijdstandaard vast te stellen.” Eentje die volgens Manchester stabieler is dan de huidige internationale atoomtijd.

Tollende sterren
Pulsars zijn niet meer dan twintig tot dertig kilometer breed, maar de materie (vrijwel alleen neutronen) zit een miljoen maal een miljoen keer dichter op elkaar gepakt dan in gewone aardse materie. Een pulsar is wat er overblijft nadat een ster van minimaal een aantal zonsmassa’s onder zijn eigen zwaartekracht is geëxplodeerd (een supernova-explosie). De snelst roterende pulsars – millisecondepulsars – tollen honderden malen per seconde rond. Omdat ze zo massief en zo klein zijn, is hun tolsnelheid extreem stabiel. Ze laten zich door niets en niemand van de wijs brengen. Echter, omdat ze noodzakelijkerwijs energie verliezen bij het uitzenden van hun straling, remmen zelfs de beste millisecondepulsars een beetje af: ongeveer een miljoenste van een seconde in een miljoen jaar. Toch vervelend voor een klok die de beste wil worden.

“De miljoen-dollar-vraag is of deze afremming constant is of niet”, zegt Ben Stappers, pulsaronderzoeker van de Universiteit van Amsterdam, en net als Dick Manchester van oorsprong een Nieuw-Zeelander. Hij gebruikt onder andere de Westerbork Synthesis Radio Telescoop voor zijn pulsaronderzoek. “Voor zover we weten, is de afremming van de tolsnelheid inderdaad constant. Dat betekent dat we de pulsartijd ervoor kunnen corrigeren.” In principe blijft de gecorrigeerde pulsartijd dan steeds even snel tikken.

Stappers zit in het Europese samenwerkingsverband PULSE, dat dezelfde doelen heeft als het Australische project. De Europeanen hebben begin 2007 een samenwerkingsovereenkomst getekend met het team van Manchester. Stappers: “Vanuit Europa zien we deels andere pulsars dan de Australiërs op het zuidelijk halfrond zien, en deels dezelfde. Zien we dezelfde pulsars, dan kunnen we de metingen combineren en de nauwkeurigheid van de pulsartijd nog verder vergroten. En zien we andere pulsars, dan vullen onze metingen elkaar aan.”

Atoomtijd meet pulsartijd
Een cesiumatoomklok tikt in een seconde meer dan negen miljard keer. Veel meer tikken per seconde dus dan de snelste pulsar. “Daarom kun je met een pulsar tijdschalen korter dan milliseconden niet meten”, aldus Stappers. “Daar blijf je atoomklokken voor nodig hebben. Maar het is niet vreemd dat je verschillende soorten klokken gebruikt op verschillende tijdschalen. Bij de Westerbork-telescoop gebruiken we voor de kortste tijdschalen een klok gebaseerd op een rubidiumkristal. Voor de wat langere tijdschalen gebruiken we een klok gebaseerd op een waterstofmaser, de beste klok tot de cesiumatoomklok op het toneel verscheen. De tijd van de waterstofmaser vergelijken we vervolgens met de GPS-tijd, die zelf weer gebaseerd is op atoomklokken. Natuurlijk zouden we liever een eigen atoomklok hebben, maar die kunnen we niet betalen. De groep van Dick Manchester gebruikt trouwens wel een directe link tussen de telescoop en een Australische atoomklok om de pulsartijd te meten.”
Als pulsartijd de kortste tijdschalen niet kan meten, wat is dan toch het voordeel van een pulsartijd boven atoomtijd? Dick Manchester: “Het grote voordeel van pulsars ligt in hun stabiliteit over lange tijdschalen: jaren, decennia en zelfs eeuwen. Atoomklokken hebben een levensduur van een paar jaar. Dan worden ze weer vervangen door betere. Bovendien gaat het vacuümsysteem van zo’n klok gaat langzaam achteruit, net als andere dingen in de behuizing van een atoomklok. Maar een pulsar staat ergens ver in de ruimte, kan er miljarden jaren staan en heeft geen last van wat er ook op aarde gebeurt. Ik weet niet of het effect heeft, maar stel dat atoomklokken door de opwarming van de aarde iets anders gaan tikken, dan zal niemand dat merken, omdat alle atoomklokken dan iets anders gaan tikken. Pulsars zullen daar nooit last van hebben. Met de pulsartijd hebben we een onafhankelijke methode om de aardse tijd te controleren, en eventuele fouten in de aardse tijd te ontdekken.”

Maar wellicht dat pulsars wel van andere dingen last hebben. Weten wij veel wat er ver in het heelal allemaal gebeurt. “Dat kan in principe”, beaamt Manchester. “Maar daarom willen we de tijd baseren op een gemiddelde van minimaal twintig pulsars, die verspreid over verschillende delen van het heelal staan. Als er met een pulsar op een gegeven moment toch iets geks gebeurt, dan gooien we die uit de lijst van pulsars die bijdragen aan de pulsartijd.”

Stabieler dan atoomtijd
De Parkes Radio Telescoop in Australië houdt sinds drie jaar het tikken bij van twintig millisecondepulsars. Aan een aantal van deze pulsars is zelfs al tien jaar gemeten. Manchester: “Over deze tien jaar hebben we de frequentie van een enkele pulsar bepaald met een nauwkeurigheid van 1 op 1015. Dat is vergelijkbaar met de nauwkeurigheid van de beste atoomklokken. Maar als we een jaar of tien verder zijn, dan is de stabiliteit superieur aan die van atoomklokken. Bovendien hebben we de tijd tot nu toe alleen gebaseerd op individuele pulsars. Als we gaan middelen over alle twintig pulsars, dan neemt de nauwkeurigheid nog verder toe. We denken dat twintig pulsars al voldoende zijn om atoomklokken te verslaan. Wie geïnteresseerd is in een klok die stabiel is over meerdere jaren, kan beter de pulsartijd gebruiken dan de atoomtijd.”

Als astronomen de tijd over tien jaar zouden baseren op alleen de twee beste pulsars dan leidt dat tot een verwachte afwijking van twee milliseconden in een miljoen jaar, zo heeft Manchester berekend. De beste atoomklokken hebben een verwachte afwijking van tien milliseconden in een miljoen jaar; een factor vijf minder goed. Met meer pulsars moet de pulsartijd het nog beter gaan doen. Manchester: “Natuurlijk weten we van de pulsars niet zeker of ze stabiel zijn tot over een miljoen jaar, omdat we er pas tien jaar aan meten. Maar we weten wel zeker dat atoomklokken dat niet zijn. Pulsars zijn dat misschien wel.”
Nu nog is de seconde gedefinieerd als 9 miljard 192 miljoen 631 duizend 770 tikken van een cesiumatoomklok. Het zal nog een hele strijd worden voor de astronomen om het Internationale Bureau voor Maten en Gewichten te overtuigen dat de seconde in veiliger handen is bij de pulsars. Ongetwijfeld zullen de atoomklokfysici zich niet gemakkelijk gewonnen geven. Het voordeel dat atoomklokken nodig blijven voor het meten van fenomenen die sneller tikken dan pulsars hebben ze alvast.


Meer informatie:
Parkes Pulsar Timing Array-project: www.atnf.csiro.au/research/pulsar/array/
Achtergrondinformatie over pulsars: http://outreach.atnf.csiro.au/education/everyone/pulsars/
De Nederlandse pulsargroep: www.astron.nl/~stappers/wiki/doku.php?id
De Westerbork Synthesis Radio Telescope: www.astron.nl/pnl/observingnl.htm
De International Atomic Time (TAI) wordt bepaald door het Bureau International des Poids et Mesures in Parijs: www1.bipm.org/en/scientific/tai/
De geschiedenis van tijdmetingen: http://physics.nist.gov/GenInt/Time/time.html