Onmetelijke
1
R
1
pp: v-ri
ONDERZOEK MET
MICROSCOPISCH
KLEINE INSTRUMENTEN
2ATERDAG 19 MEI 1979
V1 1 wi fz?
jtt' .«/jBBBM
-
W&MmiiffliïmBMÈiuBmgMB, I-sa
■emm fSBtfjEK
Dr P E. Noorman
Prof. dr C. de Jager
99Er is gisteren een ster geëxplodeerd. Ik heb er juist vanmorgen bericht van ontvangen. Het
wordt een supernova genoemd. Over de hele wereld hebben astronomen hun telescopen op het
verschijnsel gericht om het te bestuderen. Zoiets is fantastisch".
Prof. dr. C. de Jager van het Laboratorium voor ruimteonderzoek in Utrecht is enthousiast over
het gebeuren. Hij legt uit dat zo'n ontploffing van een ster die aan het eind van zijn bestaan is
gekomen, interessante gegevens kan opleveren over de natuurwetten van het heelal. Het biedt
aanknopingspunten voor de onderzoekers bij het toetsen van hun theorieën over het ontstaan van
de sterren, de zonnestelsels, planeten, gaswolken en melkwegstelsels.
Maar De Jager laat er direct ontnuch
terend op volgen, dat we niet moeten
denken dat de bewuste ster ook inder
daad de vorige dag is geëxplodeerd.
..Die ontploffing heeft waarschijnlijk
enkele tientallen miljoenen jaren gele
den plaatsgevonden. Dat wij het nu pas
zien gebeuren, komt doordat het licht
t een geweldige afstand heeft moeten
overbruggen om bij de aarde te komen.
Sinds de explosie die gisteren is gezien,
is er dus in werkelijkheid al weer een
dertig miljoen jaar verstreken"
Het bovenstaande is illustratief voor
het onderzoek van de ruimte. Enerzijds
stelt de snelle technologische ontwik
keling de astronoom in staat dieper dan
ooit in het heelal binnen te dringen met
behulp van raketten propvol met ver
fijnde instrumenten, anderzijds groeit
daardoor ook het besef dat de ruimte
Welhaast onpeilbaar is.
Laten we voor het gemak even probe
ren de plaats van de aarde in de tot nu
toe bekende ruimte bepalen. Bekend is
dat onze wereld in een baan draait om
de zon. evenals andere planeten van
ons zonnestelsel, zoals Mars. Jupiter.
Satumus, Uranus, Neptunus en Pluto.
Nu is de zon in feite ook een gewone
ster. Hij maakt deel uit van een gigan
tisch melkwegstelsel, waarin onge
veer 100 miljard sterren (zonnen dus)
zijn verzameld. Onze zon en zijn plane
ten liggen een stuk uit het midden van
dit stelsel. De verkenning van het
melkwegstelsel en het in kaart bren
gen ervan stelt de astronoom al voor
grote problemen als gevolg van de ont
zaglijke afstabden.
Maar inmiddels is ook duidelijk gewor
den dat het heelal nog wel wat groter is
dan alleen ons melkwegstelsel Er be
staan buiten het onze nog meer van
dergelijke stelsels. Een ervan is de An-
dromedanevel. die eveneens miljarden
sterren bevat en waarschijnlijk twee
maal zo groot is als onze eigen melkweg
Tamelijk recentelijk ontdekten Ameri
kaanse astronomen een nieuwe melk
weg, die vijf tot zes keer zo groot is als de
onze. Dit stelsel van ontelbare zonnen
bevindt zich op acht miljard lichtjaren
van ons verwijderd (een lichtjaar is 9.5
biljoen kilometer). Het is het verste ob
ject in het heelal dat tot nu toe werd
gefotografeerd. In 1960 werd een melk
wegstelsel ontdekt dat vijf miljard
lichtjaren van ons af ligt.
Onder de loep
Duizelingwekkende getallen zijn dat.
Zij geven aan hoezeer het
ruimteonderzoek nog in de kinder
schoenen staat. De astronoom wordt er
tegelijkertijd ook door gedwongen zijn
aandacht niet te versnipperen, maar
het heelal stukje voor stukje onder de
loep te nemen.
Ook op het Utrechtse Laboratorium
voor Ruimteonderzoek moest een
keuze worden gemaakt, nadat het in
1961 van start kon gaan. Onder leiding
van prof. De Jager specialiseerde men
zich in het onderzoek van de zon en de
sterren, vooral wat betreft het voorko
men van röntgenstraling. In het alge
meen is deze straling vanaf de aarde
niet waarneembaar, omdat de at-
mosfeer deze niet doorlaat. Smds de
lancering van de eerste ruimteschepen
werd het echter mogelijk de rontr
genstraling op te vangen en te registre
ren
- Waarom is deze soort van straling
voor de astronoom interessant?
Prof. De Jager: ..Er is ontdekt dat rönt
genstraling verband houdt met gewel
dig hete gassen op en nabij de opper
vlakten van zon en sterren. Ster
renkundigen wisten al lang dat de zon,
met een eigen temperatuur van onge
veer 6000 graden, wordt omgeven door
een heet maar ijl en voor ons vrijwel
onzichtbaar gas met een temperatuur
van 1 a2miljoengraden.de zgn corona
In deze corona treden af en-toe betrek-
WÊÊm
VT-
Onderzoek met microscopisch kleine instrumenten in het laboratorium voor ruimteonderzoek
kelijk koele gasvormige slangen op. die
honderd maal dichter zijn dan het co-
ronagas. maar ook honderd maal
koeler. Ze hebben een temperatuur van
10 tot 20.000 graden.
Nu was het opgevallen dat een door ons
vervaardigd instrument in de tweede
Europese satelliet (ESRO-II) in de
nacht van 9 juni 1968 een zeer langduri
ge stoot van röntgenstraling waarnam.
De bewerking van de waarnemingen
liet zien. dat de stoot samenhing met.
een gasvormige slang die zich op dat
ogenblik boven het zonsoppervlak ver
hief. Maar het verrassende was. dat dit
ogenschijnlijk betrekkelijk koele gas
gelijktijdig ruim een biljoen kilogram
gas met een temperatuur van circa 10
mihoen graden in de corona schoot. Dit
gas was voor ons onzichtbaar, maar
niet voor de rontgendetector. omdat
deze hete massa, die kennelijk door
sterke magnetische velden in de corona
wordt gehouden, een zeer sterke rönt
genstraling uitzendt
Versnelling
Op deze wijze worden we onmiddellijk
geconfronteerd met het kernprobleem
van de zgn- versnellingsverschijnselen
in de kosmos. In de ruimte, nabij het
zonsoppervlak, op de sterren en elders,
treden versnellingsprocessen op die
onnoemelijk veel sterker zijn dan wat
we op aarde kunnen nabootsen. Zelfs
de atoombom is hierbij vergeleken
maar een vrij nietige explosie. Wat we
op de zon waarnemen, is bovendien
nog betrekkelijk zwak in vergelijking
met de processen die elders in het
heelal kunnen optreden en waarbij
soms hele sterren en zelfs volledige
melkwegstelsels betrokken zijn".
Prof De Jager ziet in onze zon een
unieke waamemingsmogelijkheid,
aangezien deze in verhouding zo dicht
bij staat. Hij is ervan overtuigd dat het
nader begrijpen van deze en soortgelij
ke processen doorslaggevend kan zijn
voor het inzicht in enkele van de meest
ingrijpende aspecten van het kosmisch
gebeuren
Op het Utrechtse laboratorium is men
nu zover, dat de röntgenstraling van de
sterren niet alleen kan worden waarge
nomen, maar dat de samenstelling er
van kan worden ontleed, hetgeen be
langrijke gegevens oplevert over de
bron die de straling uitzendt. Daarvoor
is door drs. J. H Dijkstra en L. J. Lant-
waard een ingenieus apparaat ontwik
keld: de buigingstralie. Met behulp van
een laser vervaardigden zij een tra
liewerk, zó verfijnd, dat er op elke mil
limeter op gelijke afstand van elkaar
500 lijnen staan Wanneer nu rönt
genstraling door dit traliewerk heen
valt, ontstaat er een kleurenspectrum,
vergelijkbaark met licht dat door een
prisma schijnt. Kortom: een soort ront-
genregenboog Omdat elke „kleur" zijn
eigen golflengte heeft, kunnen de on
derzoekers hieruit gegevens halen over
de temperatuur, de gasdruk en de aard
van de materie van de ster die de stra
ling uitzendt
In de ruimte
De buigingstralie is eind vorig jaar in
de Amerikaanse ..Einstein Observato
ry" de ruimte ingeschoten. In dit
ruimtelaboratorium, dat momenteel
in een baan om de aarde draait, is een
grote telescoop geplaatst, die vanaf de
grondstations op elke gewenste ster of
sterformaties kan worden gericht. Via
de telescoop kan röntgenstraling i
het traliewerk worden doorgestuurd,
dat op zijn beurt de samenstelling er-
an doorseint naar de aarde.
Het Utrechtse laboratorium heeft het
instrument aan de Amerikanen ge
schonken In ruil voor plaatsing in de
satelliet. Beide krijgen de beschikking
over de onderzoeksresultaten Dr it A
C Brinkman, projectcoördinator, is
juist terug uit Houston, waar hij bij de
NASA kennis heeft genomen van de
eerste resultaten van de buigingstralie
Hoewel het apparaat nog maar een
paar dagen heeft gewerkt - de Ameri
kanen beproefden eerst allerlei andere
apparatuur - ziet het er volgens hem
veelbelovend uit „Alles werkt goed. Er
is gekeken naar tien sterren van ver
schillende categorieën De gegevens
worden nu in de computers verder
geanalyseerd"
Prof De Jager vertelt dat er verschei
dene soorten bronnen zijn van rönt
genstraling in het heelal. Voorbeelden
daarvan zijn in de eerste plaats de zon-
necorona, verder de supernova's (ont
ploffende sterren), de pulsars (neutro
nensterren) en sterren die aan de rand
liggen van een zgn. „zwart gat"
Met dat laatste worden delen in de
ruimte bedoeld die geen enkel licht uit
zenden Het gaat hierbij vermoedelijk N
om enorme klonten materie, die zo'n
grote aantrekkingskracht hebben dat
zelfs licht niet kan uitstralen. Wanneer
er nu sterren dicht bü zo'n zwart gat
liggen, verliezen deze van tijd tot tijd
gasmassa's die in het zwarte gat wor
den opgezogen. De geweldige hitte die
daarbij ontstaat, zorgt voor de rönt
genstraling
Wrijvin'gshitte
Het interessante voor de astronoom nu
is. te weten hoe het mogelijk is dat zulke
ontzettend hete gassen van miljoenen
graden kunnen ontstaan op sterren,
zoals de zon, die zelf maar 6000 graden
heet is.
Prof. De Jager: „Langzamerhand be
ginnen we erachter te komen hoe dat in
z'n werk gaat. Je kunt het verhit-
tingsproces vergelijken met twee stok
jes Die hebben van zichzelf een lage
temperatuur, maar als je ze snel langs
elkaar wrijft, ontstaat er toch vuur. We
nemen aan dat er in en om de sterren
soortgelijke processen plaatsvinden
Doordat gassen met enorme snelheid
langs elkaar schuiven, ontstaat er een
wrijvingshitte die zulke imposante ex
plosieve verschijnselen tot gevolg
heeft"
In het Laboratorium voor
Ruimteonderzoek hoopt men via de
rontgenstudies een wetenschappelijk
onderbouwde verklaring te kunnen ge
ven van deze onderstelling. De Jager
„We willen weten hoe de processen
verlopen, welke eigenschappen die hete
gassen hebben en welke ontwikkeling
er in zit. In feite dus weer de vraag naar
de evolutie".
Dr P E Noorman, organisatorisch di
recteur van het laboratorium, vertelt
dat in een Duits laboratorium bij Mun-
Chen sinds enige tijd ook met een
buigingstralie wordt geëxperimen
teerd Ook daar probeert men de onme
telijke ruimte door middel van mic
roscopische instrumenten beter te be
grijpen. „Maar wij liggen in deze con
currentiepositie nog ver voor", aldus dr
Noorman.
Of dat een blijvende zaak is, mag overi
gens worden betwijfeld. Want in tegen
stelling tot het Utrechtse laboratorium,
waar alles geheel in eigen beheer moest
worden ontwikkeld en vervaardigd,
worden de Duitse wetenschappers bij
gestaan door de industrie De Utrechtse
astronomen, fysici en elektronici zullen
er hard aan moeten blijven werken om
hun gastplaats in Amerikaanse en
Europese satellieten.te behouden.
Dr Noorman „Over anderhalf jaar
wordt EXOSA (European X-ray Ob
servatory Satellite) gelanceerd vanaf
een basis in Frans-Guyana In die raket
zit een nog meer verfijnde ront-
genbuigingstralie van ons. De satelliet
zal een baan op een paar hon
derdduizend kilometer afstand rondde
aarde maken. Op sommige momenten
zal de rontgenstralingsbron ergens in
de ruimte dan door de maan worden
bedekt. Dat geeft ons de mogelijkheid
om de positie van de stralingsbron
nauwkeuriger te berekenen".
Zonnevlammen
Een ander ruimtepro.ject waaraan
Utrecht deelneemt is HXIS lHard X-
ray Imaging Spectrometer). Dit t
periment omvat de waarneming va
zgn. zonnevlammen; gasontploffing»
op de zon waarbij temperaturen van
miljoenen graden worden gemeten. In
oktober van dit jaar zal het apparaat
als onderdeel van de „Solar Maximum
Mission" de lucht in moeten gaan. Dr,
Noorman: „Alle gegevens worden o[
magneetbanden vastgelegd en naar
computers op de aarde doorgeseind.
Eigenlijk kunnen wij dan vanuit onw
stoel zo'n zonnevlam op een beeld
scherm aan ons oog voorbij laten
schieten".
Kenmerkend voor het werk op het
Ruimtevaartlaboratorium is volgens
dr. Noorman de zeer strakke planning
„We weten wanneer zo'n raket de lucht
in gaat. Vóór die tijd moeten je appara
ten gemaakt en voldoende getest zijn
Gemiddeld werken we aan een vlucht
vier jaar vooruit. Maar het hangt van je
aanbieding af of je in een satelliet mag
meevliegen Je moet dus iets interes
sants te bieden hebben Bovendien
moet het perfect werken. Er worden
daarom gigantische eisen aan de tech
niek gesteld. Het instrument moet al
tijd zeer licht zijn. maar toch buiten
gewoon solide".
Op het laboratorium hebben de elek
tronici onder druk van die eis zeer
geavanceerde technieken ontwikkeld,
waardoor bij wijze van spreken de in
houd van een radiotoestel kan worden
opgeborgen in een damespolshorloge
Voor de Nederlandse ruimteonderzoe
kers is de vraag momenteel brandend of
ons land in de toekomst aangewezen za!
blijven op de raketten van de Amerika
nen en op het Europese ruimtep
rogramma. Na de lancering van ANS
(Astronomische Nederlandse Satelliet!,
eind augustus 1974. is er geen eigen sa
telliet meer de lucht in gegaan In voor- j
bereiding is nog wel de IRAS nnfra-
rood-onderzoek). maar deze komt in
feite al te laat om de Nederlandse indu
strie voldoende voor de ruimtevaart in
teresseren. De bij ANS opgebouwde in
dustriële kennis is praktisch al weer
verdwenen. Wanneer alsnog tot de
bouw van een derde satelliet wordt ba
sloten, is. er ook nog de strijdvraag of
deze een astronomische taak dan wel
een maatschappelijke taak (speuren
naar mijnbouw, enz zal moeten krij
gen
De medewerkers van het Utrechtse
Ruimteonderzoeklaboratonum iaa:
dergelijke beslissingen niet koud. gre
tig als zij zijn om het ontstaan en de
evolutie van de immense ruimte om ons
te doorgronden
Het traliewerk, waarmee röntgenstraling kan worden ontleed. Links een de ei van
de tralies, rechts een vergroting.11820 maal de werkelijke grootte).
