Icon up Overzicht

Ewine van Dishoeck

Onderwerp: Astrofysica

Op woensdag 15 februari interviewden Roderick Knuiman en Ramy El-Dardiry professor Ewine van Dishoeck, hoogleraar Moleculaire Astrofysica aan de Universiteit Leiden, als onderdeel van de interviewreeks met Spinozapremie winnaars.

De Spinozaprijs is de belangrijkste wetenschappelijke prijs in Nederland. De prijs wordt ook wel de Nederlandse Nobelprijs genoemd.

In een serie interviews onderzoeken Ramy El-Dardiry en Roderick Knuiman wat de drijfveren zijn van de vooraanstaande wetenschappers aan wie deze prijs is toegekend.

Voor de overige interviews uit deze reeks kun je op de namen klikken, links in de kantlijn bij dit artikel.

Zou u kunnen vertellen wat u precies onderzoekt?

Mijn onderzoek houdt zich bezig met de ruimten tussen de sterren. Eigenlijk weten we pas net iets meer dan 100 jaar dat die ruimte niet leeg is, maar gevuld is met een heel erg ijl gas. Ik houd me voornamelijk bezig met de wat dichtere concentraties van dat heel erg ijle gas, deze worden ook wel de 'interstellaire' (tussen de sterren) wolken genoemd. Er zijn twee redenen waarom deze interstellaire wolken heel interessant zijn. Ten eerste, omdat in die wolken nieuwe sterren en planeten gevormd worden. Het is dus de geboorteplaats van nieuwe sterren, vergelijkbaar met onze zon, en van planeten vergelijkbaar met de aarde of met bijvoorbeeld Jupiter. Ten tweede, omdat zo’n wolk een uniek chemisch laboratorium is, waarin de condities heel anders zijn dan in een normaal laboratorium op aarde.
De verschillen tussen een laboratorium op aarde en een interstellaire wolk zijn te vinden in de temperatuur en in de dichtheid. De temperatuur in de wolk is heel koud. Nu kunnen we tegenwoordig in een laboratorium op aarde die lage temperaturen ook nog wel maken. De wolk heeft echter ook een heel lage dichtheid, die we niet snel in een laboratorium vinden. Wat een astronoom een 'dichte wolk' noemt, is eigenlijk nog vele malen ijler dan je in een ultrahoog vacuüm in een laboratorium hebt. Zo heb je in een interstellaire wolk een dichtheid van ongeveer 104 deeltjes per cm3, op aarde in een goed vacuüm heb je ongeveer 1010 deeltjes per cm3 en hier in deze kamer hebben we zo’n 1019 deeltjes per cm3!
Dus het zijn die twee aspecten die het heel interessant maken. Aan de ene kant, astronomisch gezien: de geboorteplaats van sterren en planeten, en aan de andere kant, chemisch gezien: een uniek laboratorium.

Een interstellaire wolk; deze ziet er donker uit omdat er naast gas ook heel klein stofdeeltjes en zandkorreltjes in de wolk aanwezig zijn, die het zichtbaar licht absorberen en verstrooien. Als er met langere golflengte’s naar de wolk gekeken wordt, zoals infrarood, kun je er mooi doorheen kijken en alle achterliggende sterren zien.

Wat maakt het zo bijzonder om met een ultrahoog vacuüm in zo’n interstellaire wolk te werken?

Ten eerste, gaat het ontstaan van moleculen in zo’n wolk heel anders dan op aarde. Als je bijvoorbeeld een koolstofatoom met een zuurstofatoom bindt dan moet op de een of andere manier de bindingsenergie die vrijkomt worden afgegeven. Dit gebeurt op aarde, waar de dichtheid veel hoger is, gewoon door deze energie door te geven aan een derde deeltje of aan de wand van het experiment. In de ruimte is de dichtheid hier echter veel te laag voor en de enige manier om de bindingsenergie kwijt te raken is door een foton (een lichtdeeltje) uit te zenden. Dat geeft al aan dat de vormingsprocessen van moleculen heel anders zijn dan op aarde en zo zijn er ook bijvoorbeeld destructieprocessen die heel anders gaan.
Ten tweede, is het zo dat de chemie heel ver uit thermodynamisch evenwicht ligt. Dit houdt in dat de moleculen heel vreemd zijn verdeeld. Je hebt in een wolk soms bijvoorbeeld tienduizend keer zoveel waterstofatomen als koolstofatomen, maar toch kunnen er dan lange onverzadigde koolwaterstofmoleculen gevormd worden zoals HC11N, met elf koolstofatomen en maar één waterstofatoom!

Hoe onderzoeken jullie die wolken precies, want experimenten met reageerbuisjes in een laboratorium zullen er wel niet bij zijn?

Allereerst moeten we de moleculen detecteren. Als een molecuul botst met een ander molecuul in zo’n ijle wolk, het gebeurt niet vaak, maar als het gebeurt dan komt het in een aangeslagen toestand terecht en dan kan er spontane emissie optreden. Dit houdt in dat het aangeslagen molecuul een foton uitzendt. Als dat foton uit de wolk kan ontsnappen en na een reis van enige honderden lichtjaren precies op onze telescoop terechtkomt, dan kunnen wij dat detecteren. Wat we dan als gegevens van de telescoop krijgen is een hoeveelheid en veelzijdigheid aan verschillende lichtfrequenties. Voordat we hiermee verder kunnen moet er eerst gecorrigeerd worden voor het Dopplereffect. Dit doen we met de snelheid van de wolk ten opzichte van de aarde, welke heel nauwkeurig bepaald is. Vervolgens ‘verschuiven’ we de gemeten frequenties om de uitgezonden frequenties te krijgen. Als dat is gebeurt gaan we met behulp van chemiecatalogi kijken welke moleculen we allemaal hebben gemeten. Hierna, als we de moleculen geïdentificeerd hebben, gaan we proberen de metingen te verklaren. Dan proberen we te begrijpen waarom we het ene molecuul wel kan voorkomen in de donkere wolk en de andere niet. We gaan dan een netwerk van reacties opschrijven en een aantal stappen met theoretische berekeningen en laboratoriumwerk precies proberen te begrijpen.

 

Vindt u het niet vervelend dat u zo afhankelijk bent van wat u aan metingen toevallig opvangt?

Ja, wel een beetje. Ik zou heel graag de science officer van de Star Trek Enterprise zijn en dan naar een wolk toevliegen en daar gewoon een experiment doen! Aan de andere kant heeft het ook wel zijn uitdagingen. Je moet nu heel goed nadenken voordat je een hypothese formuleert en het is ook niet zo dat je direct via een stelling op een goed antwoord komt: je neemt regelmatig een verkeerde afslag. Het leuke is dat elke hypothese die je formuleert weer nieuwe vragen oproept, waarvoor je dan weer een voorstel voor kunt schrijven om nieuwe metingen te doen.

Wat voor gevoel geeft het u als de metingen van een telescoop binnenkomen?

Dat vind ik altijd het meest geweldige! Dat is voor mijn gevoel soms echt net als met sinterklaascadeautjes: er komt een heel grote zak binnen en soms zitten daar ontzettend veel leuke verassingen in! Soms zitten er ook wel eens wat minder verassingen tussen, dat komt ook wel voor, maar het is altijd spannend. Het geeft een enorme kick. Het duurt een hele tijd voordat een telescoop of satelliet gebouwd is. Een satelliet moet daarna ook nog gelanceerd worden, dus dat duurt nog iets langer. Ik ben bijvoorbeeld in 1982 al naar een meeting geweest voor de Herschel satelliet die uiteindelijk in 2007 gelanceerd zal worden. Als dan in 2008 de eerste data binnen gaan komen dan heb ik ook wel een zucht van opluchting.

Gaat u wel eens naar een telescoop toe om daar ook zelf metingen te doen?

Ja, dat heb ik wel vaak gedaan. Ik vind het ook prachtig om in de omgeving van zo’n telescoop te zijn. Meestal zijn het helemaal afgelegen bergen waar je dan zit. De plek waar de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) zal worden gebouwd is een van de mooiste plekjes ter wereld. Het is een bergplateau in het Andes-gebergte in Chili op vijf kilometer hoogte. De kegels van vulkanen die je eromheen vindt zijn soms zelfs zes tot zeven kilometer hoog. Dat is echt een prachtige omgeving.
Ik zou er nog wel vaker naar toe willen, maar ik heb natuurlijk ook andere bezigheden en bovendien willen promovendi ook vaak. Het zijn heel bijzondere ervaringen om bij zo’n telescoop te zijn en metingen te doen. Het is nu natuurlijk niet zo primitief meer als toen ik bijvoorbeeld 20 jaar geleden ging, toen de enige manier van communicatie met de buitenwereld Telex was en je daarmee misschien een eenregelig berichtje kon ontvangen vanuit Nederland. Nu kun je zelfs smsjes ontvangen op je mobiele telefoon, maar het is nog steeds geweldig om er te zijn.
Je slaapt daar in accommodaties, waar iedereen wel een eigen kamer heeft, want sommigen slapen overdag en anderen weer ’s nachts. En je bent natuurlijk ook de hele tijd geconcentreerd bezig met de metingen die je binnenkort moet gaan doen. Met een meting moet je bijvoorbeeld de berg op en dan duim je uiteraard dat het goed weer is en dat het helder is en dan een paar uur van tevoren ben je nog allemaal dingen aan het controleren en dubbel controleren of alles klaar staat.

Het bergplateau in het Andes-gebergte waar ALMA zal worden gebouwd

Als u in een heldere nacht de sterren ziet vindt u het dan een romantische sterrenhemel of wordt u dan meer aan uw dagelijks werk herrinnerd?

Lachend: nou allebei. Zomers ga ik met mijn man altijd kamperen in National Parks in de VS, waar je echt de vrije natuur hebt. Daar heb je helemaal geen licht om je heen ‘s nachts, dus dan heb je de meest mooie sterrenhemels. Als ik daar dan ‘s nachts in de tent zit dan geniet ik zeker van de schoonheid van de sterrenhemel. Aan de andere kant ben je toch altijd een beetje in je gedachten bezig met waar je mee aan het werk bent en dan probeer je vaak ook eventjes net die ene wolk op te zoeken. En je bent je toch altijd wel aan het fascineren over hoe groot het heelal precies is, wat er in het vroege heelal is gebeurt, waardoor het nu gekomen is zoals het is en dat soort vragen.

Bij de keuze tussen natuurkunde en scheikunde werd u beïnvloed door uw scheikunde leraar van de middelbare school, wat is volgens u een goede leraar?

Wat mijn scheikundeleraar een goede leraar maakte zijn volgens mij twee aspecten. Ten eerste was hij enthousiast over het vak. Ten tweede gaf hij ons voor die tijd heel moderne scheikunde. Hij gaf meer les op moleculair niveau over bijvoorbeeld moleculaire banen en niet zoveel van die ouderwetse scheikunde van bijvoorbeeld titratie. Hij behandelde het dus iets meer op een fysisch niveau zou je kunnen zeggen en ik denk dat dat me heel erg aansprak.

Zou u dat ook liever zien bij natuurkunde op de middelbare school, dat de leraar meer de grens opzoekt van de moderne natuurkunde en meer de moderne theorieën behandelt?

Als je dingen kunt uitleggen op een niveau dat begrepen kan worden op de middelbare school, waar je dus niet academische wiskunde voor nodig hebt, dan kan ik dat zeker aanraden. Neem in ieder geval als voorbeelden niet de saaie onderwerpen, maar meer de dingen die in de belangstelling staan. Aan de andere kant en dat merk ik ook, moet een goede leraar in ieder geval er ook voor zorgen dat alle basisdingen goed zijn, dus dat je niet alleen maar de populaire dingen doet. Dat zou helemaal niet goed zijn, want dat breekt je alleen maar later op. Dus het is erg belangrijk om een goede basis mee te geven, maar om het interessant en motiverend te houden is het beter om de recente en populaire voorbeelden te gebruiken.

Wij hebben het idee dat er bij natuurkunde, en over het algemeen bij de meeste bètastudies, meer jongens rondlopen dan meisjes. Heeft u dit vervelend gevonden?

Dat is inderdaad wel zo. Ik zat bij natuurkunde vaak als enig meisje in de collegebanken. Bij de wiskundevakken zaten er dan af en toe nog wel wat andere meisjes bij, maar bij natuurkunde was ik echt de enige. Dat heeft me eigenlijk meer voordelen opgeleverd dan nadelen! Je wordt namelijk als enig meisje gemakkelijk herkend en ook onthouden, dus je hebt veel meer kans om er tussenuit gepikt te worden. Het kan natuurlijk van persoon tot persoon verschillen, maar in mijn geval heb ik het in ieder geval nooit als een nadeel ervaren.
In de sterrenkunde is het aantal vrouwen overigens altijd zo rond de twintig tot dertig procent geweest, op studentniveau en ook op promovendiniveau. Het fluctueert wel heel veel, zo werken er op het moment veel vrouwelijke promovendi, maar dat is ook wel eens anders geweest.

Waarom zouden vrouwelijke scholieren volgens u toch voor de natuurkunde of bijvoorbeeld de scheikunde moeten kiezen?

In de eerste plaats is het helemaal geen saai vak! Je kunt een ontzettend leuk, gevarieerd en spannend leven hebben, veel spannender dan in het bedrijfsleven denk ik. Je kunt ontzettend veel plezier hebben in het werk wat je doet. Het imago dat het stoffig of saai is, is gewoon absoluut niet waar!
Ten tweede, hoef je echt niet de slimste op school te zijn om uiteindelijk in het vak te slagen. Laat natuurkunde ook niet te vroeg vallen, want als het goed wordt gebracht is het echt niet zoveel moeilijker dan sommige andere bètavakken.
Een derde punt wat ik altijd tegen scholieren zeg is: wat je ook wilt gaan doen, probeer in ieder geval in één aspect goed te zijn. Probeer ergens in uit te blinken en probeer niet alles middelmatig te doen, want dan val je niet op. Dus probeer in één aspect gewoon uit te blinken en daarvoor te gaan. Dan heb je de meeste kans op succes en de meeste kans op stimulans van andere mensen, zoals andere mensen mij ook hebben geholpen om me een duw te geven op het juiste moment.

U heeft een kunstposter op uw kamer hangen, is dat een hobby van u?

Ja, ik hou zelf veel van het expressionisme en daarnaast vind ik het ook heel leuk en interessant om mythologie die ook in de kunst voorkomt te verbinden met de astronomie. Zo zijn er heel veel verschillende mythen over de sterrenhemel te vinden. De aboriginals in Australië hadden bijvoorbeeld de 'Milky Way Dreaming': een belangrijke mythologie over de sociologie van de stam, die vaak wordt afgebeeld met een melkweg.
Eén van de verhalen uit die mythologie is dat Orion, die daarin een oude man was, de Pleiaden, dat zijn dan de zeven zusters, achterna zat. De moeder van de Pleiaden die wilde de zeven zusters verstoppen in de melkweg, zodat Orion ze niet kon vinden. De moeder van de Pleiaden heeft ze toen verstopt achter de stofband die je prachtig vanaf de hele zuidelijke hemel kunt zien staan. Dat verhaal kom je heel veel in de aboriginal art in Australië tegen en dat heb ik ooit ook gebruikt in een lezing.
Een ander bekend verhaal uit de Pacific Northwest Art is het verhaal van de first raven (de eerste raaf). Dat is een van de mythische vogels die de aarde en hemel heeft geschapen. In een oertijd kende de wereld enkel sterrenlicht en waren de maan en zon in bezit van een gierige en machtige man. De first raven, na nogmaals in het donker tegen een boom te zijn gevlogen, besluit de zon en maan te stelen. Na een listige plot steelt de raaf de kisten waarin de zon en maan zich in bevinden en vlucht snel via de schoorsteen uit het huis van de gierige rijkaard. Sinds die dag staan de zon en maan aan de hemel en is de raaf zwart door het roet van de schoorsteen. (lees het precieze verhaal hier)
Op die manier probeer ik er dus een beetje een hobby van te maken om de aspecten van art en historie met elkaar te verbinden en dat ook te linken aan de creatie van sterren die we onderzoeken.

Professor Ewine van Dishoeck op haar bureau. Op de muur achter haar een poster van een interstellaire wolk en aan de andere kant kunst van de Milky Way Dreaming.


De website van professor van Dishoeck.

informatie over professor van Dishoeck is hier te vinden: de NWO pagina met Spinozapremie winnaars van 2000.