2003-03 MIRA Ceti sprak met... Chris Sterken

Waar op Aarde kan je als astronoom beter vertoeven dan hoog verheven boven de drukte van alledag en met een wijds en panoramisch zicht op het hemelgewelf dat ons omringt?

En zie, de locatie waar ik professor Chris Sterken (°1946) te spreken krijg beantwoordt perfect aan deze omschrijving. We bevinden ons nochtans niet op de berg La Silla in Chili waar deze bedreven ESO-waarnemer ettelijke weken per jaar doorbrengt, maar wel op de bovenverdieping van de faculteit wetenschappen van de VUB. In de voormalige telescoopkoepel aldaar – helaas door de zegeningen van de moderne tijd zoals lichthinder en verwarmingsinstallaties niet meer in gebruik – heeft Chris Sterken zijn bureau ingericht. Het is in ieder geval een omgeving die noopt tot het bedrijven van sterrenkunde op hoog niveau, letterlijk en figuurlijk.

 

 

Copyright afbeelding: Volkssterrenwacht MIRA

 

Professor Sterken, Eta Carinae is één van de vele veranderlijke sterren die u bestudeert. Was deze heel bijzondere ster ook niet een favoriet object van de beroemde John Herschel?

Zoals u weet was John Herschel de zoon van William Herschel, de ontdekker van de planeet Uranus. William Herschel was een vooraanstaand astronoom die niet alleen in Engeland maar ook daarbuiten een zeer groot prestige genoot. Met zijn telescopen had hij zorgvuldig de ganse noordelijke hemel onderzocht en daarbij heel wat ontdekkingen gedaan. John wilde het werk van zijn vader verder zetten en trok op expeditie naar Kaapstad om vandaar de zuidelijke sterrenhemel te observeren en in kaart te brengen. En in 1843 kon hij daar waarnemen hoe de ster Eta Carinae op korte tijd in helderheid toenam tot ze de op één na helderste ster aan de hemel was geworden. De twee grote materielobben die de ster omgeven, zoals b.v. mooi te zien is op foto’s gemaakt met de Hubble Ruimtetelescoop, zijn waarschijnlijk toen ontstaan. John Herschel was een uitstekend waarnemer en hij heeft die uitbarsting van Eta Carinae nauwgezet gevolgd en er heel wat aantekeningen van gemaakt. Sedertdien is men deze speciale ster blijven waarnemen, waarbij ze na de uitbarsting van 1843 terug in helderheid afnam. En een twintigtal jaar geleden is Eta Carinae, zij het eerder toevallig, ook in mijn waarneemprogramma terecht gekomen. Samen met mijn team heb ik dus al heel wat metingen verricht aan Eta Carinae. En de ster blijkt opnieuw in helderheid toe te nemen. Op basis van dergelijke waarnemingen trachten onderzoekers een model op te stellen over de verdere evolutie ervan. En aangezien het één van de meest massieve objecten uit ons sterrenstelsel betreft zal ze hoogstwaarschijnlijk als supernova aan haar eind komen.

 

Ook van amateur-astronomen ontvangt u waardevolle informatie over Eta Carinae?

Jazeker. Zo ontvang ik al jarenlang en zeer regelmatig helderheidsschattingen van Albert Jones uit Nieuw-Zeeland. De man is intussen 82 jaar oud, maar nog steeds een actief waarnemer. Van beroep was hij kruidenier en toen hij in de jaren 1950 door de sterrenhemel gefascineerd raakte is hij ook begonnen de helderheid van bepaalde objecten te schatten en op te tekenen. Hij kent de hemel op zijn duim. Eens de Zon onder de horizon verdwenen is gaat hij met zijn telescoop aan de slag en schat hij de helderheid van een hele reeks veranderlijke sterren. En ook al betreft het eerder ruwe schattingen tot op een tiende van een magnitude nauwkeurig, toch zijn ze zeer waardevol. Albert Jones mag dan een kleinere telescoop hebben dan de halve tot anderhalve meter telescopen waarover ik bij mijn waarnemingen kan beschikken, als het helder weer is kan hij steeds aan de slag, terwijl ik of iemand van mijn team slechts kan waarnemen wanneer we in Chili bij die grotere telescopen waarneemtijd toegewezen krijgen. Dankzij de helderheidsschattingen van Jones heb ik toch een zicht op hoe Eta Carinae evolueert tijdens de periodes dat ik de ster zelf niet kan observeren.

Een interessant aspect van Jones’ waarnemingen voor professionele astronomen is bovendien het feit dat de man eigenlijk weinig of niets begrijpt van de variaties in helderheid die hij optekent. Astronomen hanteren een bepaald stermodel. Als het voorkomt dat waarnemingen niet stroken met het gehanteerde stermodel, durven sommigen hun waarnemingen in twijfel te trekken. Jones doet dat nooit: hij schat de helderheid van zijn waarneemobjecten, noteert die in zijn notaboekje, de volgende dag brengt hij die gegevens in zijn computer in en mailt ze door. Zelf maakt hij dus nooit helderheidscurven waaruit het helderheidsverloop van de betreffende objecten kan afgelezen worden. Als daar soms een rare kronkel inzit, merkt hij daar niets van. In feite kan je dus stellen dat hij een zeer objectieve waarnemer is.

 

Je waarnemingen interpreteren in het licht van een bepaalde theorie is toch wel een zeer bedenkelijke praktijk?

Inderdaad, al kan ik begrijpen hoe sommigen daartoe komen.

Het gebeurt mij ook soms dat de uiteindelijke meetresultaten niet overeenkomen met hetgeen ik verwacht had. Je hebt b.v. een mooi cyclisch systeem bij een bepaalde eclipsveranderlijke. Je weet precies wanneer die eclipsen zich moeten voordoen, en plots heb je een eclips die te vroeg komt. Dat is vreemd, dus kijk je na of er met je waarnemingen iets misgelopen zou kunnen zijn. Als dat niet het geval blijkt te zijn mag je ervan uitgaan dat je data wel correct zijn en dat het model met die eclipsveranderlijke wellicht niet juist is. Het kan b.v. zijn dat er nog een derde component aan het systeem moet toegevoegd worden, zodat we te maken krijgen met een eclips die cyclisch voor- of achterloopt.

Sommige waarnemers denken veel te snel dat de afwijking die ze gevonden hebben een meetfout is. Of anderen herkennen de fout niet eens. Daarom is het nodig dat jonge astronomen veel kunnen oefenen, zodat ze ervaring opdoen en de nodige feeling krijgen voor de praktijk van het waarnemen.

 

Hoe bent u in het begin van de jaren 1970 bij ESO terecht gekomen?

Na mijn studies wiskunde met specialisatie sterrenkunde aan de universiteit van Gent kon ik daar voor enkele jaren als assistent terecht. Op een bepaald moment zag ik toen een jobadvertentie om als observationeel astronoom aan de slag te gaan bij ESO in Chili. Dat trok mij wel aan, ik heb gesolliciteerd en werd aangenomen. Meteen kwamen alle wiskunde, theoretische modellen en principes van de hemelmechanica op de achtergrond en mocht ik mij volop bezig houden met waarnemingen doen. In die tijd – ik spreek over 1971 – beschikte ESO in Chili slechts over drie telescopen, die in vergelijking tot de mastodonten van nu eerder klein waren. Men kon daar dus geen grote buitengalactische of kosmologische programma’s mee uitvoeren. Bovendien kreeg ik als jonge debutant niet meteen de anderhalve of zelfs niet de één meter telescoop toegewezen om mijn waarnemingen te doen, maar kreeg ik de beschikking over de vijftig centimeter telescoop én veel waarneemtijd. Ik ben toen begonnen met het maken van lichtkrommes van bepaalde types veranderlijke sterren, pulserende en cataclysmische veranderlijken, en heb daarover gedoctoreerd. Sinds 1983 ben ik als onderzoeker van het Nationaal Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek verbonden aan de VUB. En momenteel heb ik een paar doctorandi en een post-doctoraal medewerker. Het zijn allen waarnemers die om beurten naar Chili gaan. Ons wetenschappelijk werk bestaat erin bepaalde objecten waar te nemen, data te registreren, te analyseren en te interpreteren en daarover te publiceren. 

 

Waarom worden astronomen zo sterk aangetrokken tot de zuidelijke sterrenhemel?

 

Er zijn vanaf het zuidelijk halfrond een aantal zeer interessante objecten te zien die wij op onze geografische breedtes niet kunnen waarnemen. Zo zijn er b.v. de Magellaanse wolken. Dat zijn aparte sterrenstelsels die tevens ook de meest nabije buren van ons melkwegstelsel zijn. Het zijn echte laboratoria waarin allerlei uiterst interessante processen aan de gang zijn en die we, gezien hun relatieve nabijheid, met een zeker dieptezicht kunnen bestuderen. Verder vind je er de bolvormige sterrenhoop Omega Centauri, donkere gebieden zoals de Kolenzak, hele populaties bijzondere sterren zoals Eta Carinae, en je hebt er een uitstekend zicht op het centrum van ons eigen sterrenstelsel. En natuurlijk heb je niet alleen in Chili, maar b.v. ook in zuidelijk Afrika uitzonderlijk goede natuurlijke waarnemingsomstandigheden. 

 

In de loop der jaren hebt u het instrumentarium in Chili danig zien evolueren?

 

Toen ik daar in 1971 als vijfentwintigjarige aankwam stonden er nog maar drie ESO-telescopen opgesteld. Geleidelijk is dat aantal gegroeid, maar het bleven in essentie klassieke telescopen. In de jaren 1980 is men dan begonnen met de bouw van een nieuw soort telescopen, waarbij de computertechnologie ingeschakeld werd om de telescoopspiegels te sturen. En sinds enkele jaren beschikt ESO met de Very Large Telescope op Cerro Paranal over een schitterend nieuw telescopencomplex, bestaande uit vier telescopen met elk een spiegeldiameter van 8,20 meter en drie telescopen met elk een spiegel van 1,80 meter.

 

Kunnen dergelijke grote instrumenten nuttig zijn voor het onderzoek dat u verricht?

Ik zou natuurlijk graag over grotere telescopen beschikken voor mijn waarnemingen. Maar als ik moet kiezen tussen veel waarneemtijd op een kleinere telescoop of weinig waarneemtijd op een veel grotere, dan verkies ik zeker wel de kleinere telescoop, precies omdat we dan de tijdsfactor kunnen laten meespelen. Soms krijg ik een maand, twee maanden of zelfs nog meer waarneemtijd toegewezen. Bepaalde fenomenen neem ik reeds meer dan 25 jaar waar. Al die observaties, zelfs met kleinere telescopen, hebben een grote wetenschappelijke waarde omdat wat voorbij is nooit meer weerkeert. In een laboratorium kan je een proef doen die men tevoren nog nooit heeft gedaan, je kan ze nadien opnieuw uitvoeren met betere instrumenten en waarschijnlijk verloopt ze beter dan de keer voordien. In de sterrenkundige wereld is dat anders: een zelfde supernova doet zich geen tweede keer voor, en wie een eclips gemist heeft krijgt nooit nog de kans om diezelfde eclips terug te zien. Als ik over een telescoop van vier of acht meter zou kunnen beschikken, krijg ik misschien één of twee nachten om waar te nemen i.p.v. meerdere weken. Dan zou ik dus wel beeldjes kunnen maken met een veel hogere resolutie, maar de tijdsfactor speelt in dat geval zo goed als niet mee. 

 

Grote en kleine telescopen kunnen mekaar dus perfect aanvullen?

Ze zijn inderdaad complementair. En door resultaten samen te leggen ontstaan er vaak mooie samenwerkingsverbanden. Onlangs nog kwamen Duitse astronomen bij spectraal onderzoek van een bepaald fenomeen toevallig aan de weet dat ik mij ook al jaren bezig hou met datzelfde fenomeen. En mijn fotometrische data bleken hun bevindingen inderdaad te bevestigen.

 

Hoe is het leven eigenlijk georganiseerd op een afgelegen sterrenwacht?

 

Naast een administratief centrum in Santiago, de hoofdstad van Chili, heeft ESO twee observatoria die hoog op een bergtop gelegen zijn, ver weg van de drukte van alledag. De ene lokatie is La Silla, de andere is Cerro Paranal waar sinds enkele jaren de VLT opgesteld staat. Het eigenlijke observatorium maakt deel uit van een hele infrastructuur die het mogelijk maakt op een comfortabele manier te leven en te werken in die afgelegen en onherbergzame oorden. Er zijn kamers met douche beschikbaar, in de kantine wordt drie à vier keer per dag eten geserveerd, naast astronomen zijn er ingenieurs en technici aanwezig om de apparatuur te onderhouden en te bedienen, en computerspecialisten zorgen voor het opslaan en bewaren van astronomische data. Er is administratief personeel aanwezig en ook mensen van de medische dienst. Een dagelijkse pendeldienst zorgt bovendien voor de aanvoer van levensmiddelen en dergelijke en voor het personentransport. Je zit daar op die berg dus wel erg afgelegen, maar dat is alleen maar een voordeel zodat je in alle rust kan werken. Er is ook weinig telefonische communicatie mogelijk vanwege het tijdsverschil en de kostprijs, alleen e-mail kan het isolement enigszins doorbreken, maar dan staat het je nog vrij om al dan niet te antwoorden. 

 

Zijn toeristen welkom?

 

Op bepaalde namidagen zijn er voor toeristen speciale bezoekuren voorzien. Men kan dus niet zomaar op zijn onverwachts langskomen. Men begrijpt vaak niet goed dat een astronoom die de ganse nacht heel intensief gewerkt heeft overdag geen tijd en geen zin heeft om toeristen rond te leiden. Vaak moet er overdag niet alleen geslapen worden, maar moet er ook nog een boel voorbereidend of afrondend werk verricht worden. Ik voel me zeker niet te goed om mensen wat uitleg te geven, maar het mag niet gaan ten koste van ons wetenschappelijk werk. Als men met een groep van tien à vijftien personen in een telescoopkoepel komt is er altijd wel iemand die struikelt over een kabel, iemand die aan een knopje moet draaien of iemand die iets meeneemt. Bovendien wordt de koepelruimte opgewarmd door de lichaamswarmte van de bezoekers en dat stoort de normale werking van de zeer gevoelige instrumenten. Om zes uur in de namiddag dienen de toeristen de site te verlaten, zodat het hele observatorium in gereedheid kan gebracht worden voor een nieuwe waarnemingsnacht. Er is niets irritanter dan bezoekers die toch absoluut willen blijven om te zien hoe dat alles in zijn werk gaat, want de tijd loopt, en elke seconde die we verloren hebben komt nooit meer terug. Ik dien een aanvraag in om waarneemtijd te krijgen, dat wordt vergeleken met de projecten van andere astronomen en er wordt een rangschikking opgemaakt. Er komt een ‘cut of line’ en wie daar onder zit krijgt geen waarneemtijd. Voor een bepaald project vraag ik b.v. tien nachten aan en ik krijg er maar twee toegewezen. Dan moet ik keuzes maken en bepaalde onderdelen van het project laten vallen. Om het even oneerbiedig te stellen, maar het laatste wat ik in zo’n geval wil doen is mijn tijd te verliezen met bezoekers.

De telescopen die wij gebruiken zijn trouwens geen instrumenten meer om zomaar door te kijken. Het gebied dat wij willen waarnemen krijgen wij tot op een boogseconde nauwkeurig op ons computerscherm te zien, daarin kunnen we een selectie maken en van die geselecteerde objecten worden automatisch met behulp van zeer gevoelige ccd-camera’s de nodige metingen verricht. Alles wordt keurig in de computer opgeslagen en de hele procedure kan hernomen worden voor een ander doelobject. Je hoeft dus zelf helemaal niet meer in de telescoopkoepel te komen om je waarnemingen te verrichten.

 

Het gaat er dus een stuk minder heroïsch aan toe dan vroeger?

 

Zeker weten. Tegenwoordig zitten we in een comfortabele ruimte aan het computerscherm te werken met een computermuis, terwijl we vroeger – enkele tientallen jaren geleden nog maar – twaalf tot veertien uur lang in weer en wind in de telescoopkoepel zaten om zelf nota te nemen, vaak met bevroren vingers. En uiteraard is een dergelijke evolutie positief want ze leidt tot meer en betere resultaten, maar toch mis ik een beetje de romantiek van voorheen. Toegegeven, het is weinig romantisch als je daar hoog op een berg bij extreme vriestemperaturen of in stormwinden zit waar te nemen. Op zo’n momenten zou je er vaak alles voor geven om in je warme bed te zitten. Maar het directe contact met de sterrenhemel vanuit zo’n geprivilegieerde waarnemingspost, dat is een onbeschrijfelijk gevoel. En dat is door de technologische vooruitgang helaas bijna helemaal verloren gegaan.

Natuurlijk blijft zo’n nachtje waarnemen ook nu nog erg inspannend: we beginnen ’s avonds met het juist afstellen van de instrumenten als de Zon in de juiste positie staat, we maken enkele proefopnames en dan kan de ganse nacht doorgewerkt worden tot de Zon weer opkomt. Je zit dan soms veertien uur lang heel geconcentreerd aan je computerscherm, tussendoor heb je enkel tijd om gauw een kopje koffie te halen of een plasje te doen, maar voorts is het continu doorwerken. Tegen de ochtend ben je doodmoe, maar tegelijk word je opgejaagd door het crescendo van de morgen. Als de Zon opkomt heb je immers amper een twintigtal minuten om je instrumenten weer te kalibreren. Als je één verkeerd shot doet staat de Zon alweer een ietsje hoger en is ze dus weer een stuk helderder waardoor dat werk steeds moeilijker wordt. En je kan niet terug, het moet snel en correct gebeuren. Als je dan eindelijk naar je kamer kan ben je eigenlijk te geëxciteerd om meteen rustig te kunnen slapen. En voor je het weet is het weer namiddag en moet je beginnen voorbereiden voor de volgende waarneemnacht.

 

Zou het via het internet niet mogelijk zijn om gewoon van thuis uit dergelijke waarnemingssessies te doen? 

 

Dat is zeker mogelijk als je een telescoop hebt die van op afstand bestuurbaar is. Maar in Chili of waar dan ook heb je dan toch nog steeds een hele infrastructuur nodig met bekwame vakmensen om de instrumenten ter plaatse te bedienen en te onderhouden. Bovendien weet ik uit ervaring dat het werk op afstand niet met eenzelfde efficiëntie verloopt. En daarom ben ik toch nog altijd liefst zelf fysisch aanwezig bij de waarnemingensessies. Men hoort mij dus ook nooit klagen als ik naar Chili vertrek om te gaan waarnemen.

 

Kan u om af te sluiten nog in het kort iets vertellen over de projecten MONS, MOST en COROT waar u bij betrokken bent?

 

MONS staat voor ‘Measuring Oscillations in Nearby Stars’ en is, of beter gezegd was, een ruimteproject om aan asteroseismologie te doen. Dit is een onderzoeksdomein waarbij men trillingen van sterren bestudeerd om de inwendige structuur ervan te achterhalen. Momenteel is over het inwendige van sterren vooral een en ander geweten door theoretische inzichten, en daarom kan men de bestaande theorieën verder verfijnen door hen experimenteel aan te vullen. En op dat vlak is asteroseismologie dus zeer belangrijk. De bedoeling van MONS was met een relatief goedkope satelliet ter grootte van een valiesje een telescoop in de ruimte te houden die speciaal ontworpen was om stertrillingen te onderzoeken. Door maanden lang een bepaalde ster continu te observeren zouden zo alle trillingspatronen van deze ster achterhaald kunnen worden. Ik ben coördinator voor de ‘ground support’ van deze missie.

Jammer genoeg wordt het project bij gebrek aan voldoende financiële middelen afgelast, terwijl het er nochtans naar uitzag te zullen lukken. De hele organisatie staat op poten en de telescoop zelf is grotendeels klaar. Maar het kan dus gebeuren dat er door onvoorziene omstandigheden plots budgettair echt geen ruimte meer is om weliswaar interessante maar niet echt superdringende projecten te verwezenlijken. En er is nu eenmaal veel vraag om financieel ondersteund te worden, en elke Principal Investigator is nu eenmaal overtuigd van het belang van zijn of haar project.

Het project MOST, wat staat voor ‘Microvariability and Oscillations of STars’, en het Franse COROT, wat staat voor ‘COnvection, ROtation and Planetary Transits’, gaan wel door.

 

Is COROT een uitsluitend Frans project?

 

Het was in eerste instantie Frans, maar toen het ook voor hen financieel niet haalbaar bleek moesten zij uiteindelijk toch buitenlandse organisaties bij het project betrekken, waaronder de ESA. Bij COROT zal de hoofdmoot van het onderzoek evenwel niet asteroseismologie zijn, maar wel de zoektocht naar exoplaneten. Dat is immers momenteel het grote succesnummer. Wie onderzoek verricht naar aardachtige planeten bij andere sterren waar eventueel leven zou kunnen voorkomen mag vandaag de dag rekenen op veel media-aandacht en krijgt wellicht gemakkelijker de nodige fondsen bij mekaar.

 

Het is een beetje een hype?

 

Jazeker. Uiteraard is het normaal dat een onderzoeksteam zoals dat in Genève dat op het vlak van exoplaneten baanbrekend werk geleverd heeft verder wil groeien en over meer middelen dient te beschikken om het wetenschappelijk onderzoek vooruit te helpen. Het is volgens mij ook niet nodig dat iedereen bij elke nieuwe trend of hot topic het roer volledig omgooit. Mij lijkt het zinvol verder te werken aan de lange-termijnprojecten waarmee ik bezig ben in de vakgebieden die ik het best ken.   

 

Ik wens u daarom nog veel vruchtbare nachten toe in Chili, professor Sterken, en ik dank u hartelijk voor dit interview.