Water in de ruimte?

Prof.dr. Ewine van Dishoeck
Hoogleraar Moleculaire Astrofysica
Universiteit Leiden

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

De lancering van de Herschel Space Observatory. Deze satelliet is in 2009 door de European Space Agency gelanceerd en kijkt voor het eerst in het ver-infrarood naar gebieden waar nieuwe sterren en planeten worden gevormd. Het heeft aan boord het extreem gevoelige HIFI instrument, dat onder leiding van het Netherlands Institute for Space Research SRON is gebouwd. Aan dit high-tech instrument is meer dan 20 jaar gewerkt, het is fantastisch om er nu mee te kunnen waarnemen. HIFI is bij uitstek geschikt om naar de vingerafdrukken van water in de ruimte te zoeken. Immers, dat kun je niet vanaf de grond doen omdat de dampkring zelf veel water bevat waardoor de signalen uit de ruimte niet op aarde kunnen doordringen.

Met Herschel-HIFI proberen we de vraag de beantwoorden waar het water op aarde, dat zo essentieel is voor ons leven, vandaan komt.

Verrassend genoeg blijkt dat dit water al meer dan 4.5 miljard jaar geleden is gevormd op kleine stofkorreltjes in de ijle wolk waaruit onze zon en ons planetenstelsel zijn ontstaan. Water blijkt wijd verspreid te zijn in het heelal, en wordt in grote hoeveelheden gevonden in alle gebieden waar jonge sterren worden gevormd. Onlangs hebben we aangetoond dat de planeetvormende schijf rond een jonge ster voldoende water bevat om wel 6000 oceanen te vullen. Dit betekent dat planeten met vloeibaar water wel eens op veel meer plaatsen in het heelal zouden kunnen voorkomen. Water is zelfs al in sterrenstelsels in het vroege heelal gedetecteerd.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Uiteindelijk wil ik weten hoe planeten zoals onze aarde zijn ontstaan en of bouwstenen voor leven zoals water en organisch materiaal daarbij aanwezig zijn. Tot vijftien jaar geleden dachten we de ontstaansgeschiedenis van planeten te begrijpen op basis van de structuur van ons eigen zonnestelsel. Nu weten we dat andere exo-planetenstelsels helemaal niet op ons stelsel lijken:

reuzeplaneten zoals Jupiter staan bijvoorbeeld veel dichter bij de ster, en er worden veel meer Neptunus-achtige planeten gevonden. Er klopt dus niet veel van die oude theorieën. Hoe uniek is ons planetenstelsel? Cirkelt er een tweelingzusje van de aarde rond een andere ster?

Antwoorden op deze vragen zullen o.a. worden gegeven door de Atacama Large Millimeter Array, een nieuwe radiotelescoop die op een hoogvlakte in Chili in aanbouw is. ALMA bestaat uit ruim 50 antennas, ieder met een schoteldoorsnede van 12 meter, waarvan de signalen met elkaar verbonden worden via een supercomputer. Daardoor kan ALMA duizend keer scherper kijken dan een enkele telescoop zoals Herschel.

Deze scherpte is vergelijkbaar met het kunnen lezen van een verkeersbord in Los Angeles vanuit Nederland. Met ALMA kunnen we in de komende jaren inzoomen op een planetenstelsel in wording en daar de fysische processen bestuderen en de chemische samenstelling meten.

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

De waarde van de astronomie voor de samenleving komt tot uiting op verschillende vlakken. Astronomie is de voornaamste drijfveer om steeds gevoeliger sensoren te maken om die uiterst zwakke signalen uit de ruimte op te vangen. De CCD-detector, basis voor de digitale camera, is via de sterrenkunde ontwikkeld en nu niet meer weg te denken uit de maatschappij. Ook de toepassing van gevoelige röntgendetectoren komt uit de astronomie. Sterrenkunde werkt met enorme datastromen en heeft veel technieken ontwikkeld om patronen te herkennen in ingewikkelde beelden. Deze kennis wordt nu gebruikt in de medische wetenschap. Je moet echter wel geduld hebben: het duurt vaak zo’n twintig jaar voor het idee uit de fundamentele wetenschap een praktische toepassing heeft.

Het bouwen van astronomische satellieten zoals Herschel vergt enorm nauwkeurige system engineering. Ingenieurs bij Nederlandse bedrijven zoals TNO worden daarmee gedwongen veel meer aandacht aan de kwaliteit van processen te besteden. Mede op basis van deze training heeft bv. ASML de technologieontwikkeling ingezet waarmee ze wereldleider zijn geworden in het leveren van machines voor de productie van computerchips. Aan het sensornetwerk van de radiotelescoop LOFAR in Noord-Nederland hangen geofoons die trillingen waarnemen waarmee je gasvelden kan monitoren.

Maar sterrenkunde is meer dan alleen techniek. Het is in de eerste plaats van groot cultureel belang. Iedereen wil immers zijn plaats in het heelal weten. Waar komen wij vandaan? Is er leven elders in het heelal? Wat zijn die mysterieuze zwarte gaten? Sterrenkunde spreekt enorm tot de verbeelding en is een goede manier om jongeren op vroege leeftijd te interesseren in de natuurwetenschappen. Onze maatschappij heeft meer bèta-wetenschappers nodig om de grote maatschappelijke problemen zoals energie en klimaat aan te kunnen pakken.

Een ander voorbeeld is het Universe Awareness programma dat jonge kinderen in achterstandssituaties laat kennismaken met de geheimen van het heelal. Zo stimuleren we hen zich te ontwikkelen tot nieuwsgierige, verdraagzame en internationaal georiënteerde volwassenen. Dit programma is door collega Miley in Leiden opgezet en heeft zich inmiddels verspreid over de hele wereld.


Andere bijdragen in Digitale informatie, Het heelal, Natuur- en Sterrenkunde