50 jaar geleden ontdekte de geboren Nederlander Maarten Schmidt de afstand tot quasars, die tot dan toe werden gezien als ‘vreemde’ sterren. Schmidt bepaalde dat quasars veel verder weg stonden en veel helderder moesten zijn. Kennislink spreekt 50 jaar na dato met Schmidt over de ontdekking die het heelal opeens een stuk groter maakte.
Alsof hij gewoon nog in Groningen woont spreekt Maarten Schmidt nog prima Nederlands, zonder hoorbare invloeden van het Engels. Toch is het het nu al meer dan 50 jaar geleden dat de Nederlandse astronoom naar de Verenigde Staten emigreerde. Daar deed hij een halve eeuw geleden zijn grootste ontdekking. Vreemde ‘rode’ sterren aan de nachthemel bleken veel verder weg te staan dan iedereen tot dan toe voor mogelijk had gehouden.
Hoewel ze er als sterren uitzagen moesten deze zogenoemde quasars zich ver buiten de Melkweg bevinden. Ook dat was een mysterie op zich, want dat betekende dat quasars de helderste objecten in het universum zijn.
Tegenwoordig denken astronomen dat quasars worden gevormd door zwarte gaten die zich in het hart van een sterrenstelsel bevinden. Als zo’n zwart gat grote hoeveelheden materie weet aan te trekken en op te slokken zou dat een sterke stralingsbron moeten opleveren die over een afstand van miljarden lichtjaren zichtbaar is.
Kennislink belt met de geboren Nederlander en spreekt over zijn ontdekking, het vroegere en het huidige astronomische onderzoek.
Hoe dacht men 50 jaar geleden over quasars; astronomen hadden ze al wel gezien, nietwaar?
“Inderdaad, maar ze werden tot 1963 allemaal als ‘ster’ geïdentificeerd, zo zagen ze er namelijk uit. Maar er was wel iets vreemds aan de hand met de spectra van deze sterren. Ze leken namelijk een bijzonder grote roodverschuiving te hebben.
Deze verschuiving zegt iets over de snelheid waarmee een object van ons af beweegt. En gemiddeld genomen is het zo dat een object dat verder weg staat een grotere roodverschuiving laat zien. Maar voor de zichtbare sterren binnen onze eigen Melkweg zou een roodverschuiving van maximaal 0,2 procent moeten gelden. Toch werden er objecten gezien met een spectrum dat veel verder naar het rood was opgeschoven dan dat.
Dat werd niet begrepen en toch werd er toentertijd, rond 1960, niet zoveel aandacht aan besteed. Het was eigenlijk een probleem dat lag te wachten op een oplossing.”
En u vond die oplossing.
“Ik was in 1963 met een collega bezig met het schrijven van een artikel voor Nature over deze sterke radiobronnen. We wilden daarin het spectrum van de quasar met de naam 3C 273 meenemen. Dit object was al enige jaren bekend maar wij waren de eersten die er een spectrum van namen.
Ik weet nog dat ik het spectrum letterlijk onder de loep nam, het was afgebeeld op een fotografisch plaatje van ruim een centimeter groot. Wat mij opviel was een zekere regelmaat in de spectraallijnen, die bovendien richting het rood sterker werden. Ik dacht: zou dit misschien een zogenoemde Balmerreeks kunnen zijn die helemaal is opgeschoven naar het rood?
De Balmerreeks is een aantal emissielijnen van waterstof. Waterstof kan deze typische soorten straling uitzenden of absorberen door de specifieke energie-overgangen van elektronen in het atoom.
Jan Homann via CC BY-SA 3.0Ik begon met het opmeten van de ratio’s van de lijnen ten opzichte van zo’n ‘normaal’ spectrum. Het bleek dat deze ratio’s voor iedere lijn klopten. We keken naar een Balmerreeks die voor ongeveer 16 procent was verschoven naar het rood.”
Wat dacht u op dat moment?
“Grote god! Dit betekende dat het object met een enorme snelheid van ons af bewoog en zich hoogstwaarschijnlijk op een veel grotere afstand bevond. Er heerste in eerste instantie een gevoel van ongeloof. Het was een behoorlijke klap, ik dacht: hoe kan dat nou? Iedereen in de astronomische gemeenschap was ook zeer verrast. Er waren misschien een paar mensen die het niet geloofden, maar de aard van deze ontdekking was zeer overtuigend.”
Artistieke weergave van een quasar. Vanaf de aarde zijn ze alleen zichtbaar als ‘puntbronnen’.
ESO/M. KornmesserWat betekende deze ontdekking voor de sterrenkunde?
“Heel veel. Het betekende dat we opeens veel verder konden kijken in het heelal. Omdat quasars zo ontzettend helder zijn, zijn ze zichtbaar door vrijwel het gehele zichtbare heelal. En dat betekende ook dat astronomen opeens het hele heelal konden gaan onderzoeken. Daarvoor was dat eigenlijk helemaal niet mogelijk. De ontdekking van de afstand van quasars was op die manier echt baanbrekend.
Overigens heeft de sterrenkunde wat dat betreft wel een inhaalsprong gemaakt, want met nieuwe telescopen zijn we tegenwoordig in staat ook andere objecten te zien die zo ver weg staan. Quasars hadden een voorsprong, maar andere heldere verschijnselen zoals supernovae en gammaflitsen kunnen we nu ook waarnemen door vrijwel het gehele zichtbare universum.”
In 2008 kreeg u de Kavli-prijs voor uw wetenschappelijke verdiensten. Hoe was het om deze prijs te winnen?
“Bijzonder aardig. Ik was de eerste ontvanger van deze prijs, die in het leven is geroepen door Fred Kavli. Hij vond dat het nodig was dat er ook een prijs was voor enkele wetenschappelijke gebieden waarvoor er geen Nobelprijs is, waaronder astrofysica. De uitreiking in Oslo was prachtig!
Uiteindelijk mocht ik 1 miljoen dollar delen met Donald Lynden-Bell, die in 1969 bedacht dat quasars veroorzaakt konden worden door zwarte gaten die materie opslokken. Ik heb de helft van mijn deel van het prijzengeld gedoneerd aan Caltech.”
Hoe bent u eigenlijk de sterrenkunde ingerold?
“Ik was van jongs af aan aangetrokken door scheikunde. Thuis in Groningen was ik als hobby ook al vaak aan het experimenteren. En ik was een jong mens dus vooral de ontploffingen vond ik leuk. Maar al gauw ontdekte ik ook de astronomie. Vooral mijn oom droeg daar aan bij. Hij was amateurastronoom en liet mij dingen zien door de telescoop. Zo ben ik uiteindelijk die kant op gerold.”
En hoe kwam u in de Verenigde Staten?
“De eerste keer dat ik voor langere tijd naar de Verenigde Staten ging was in 1956. Ik kreeg toen een aanstelling van twee jaar bij het Mount Wilson Observatory hier in Pasadena. Het viel me toen al op dat het klimaat dat er heerste, zowel het meteorologisch als wetenschappelijk gezien, erg goed was. Bovendien had men daar de beschikking over veel grotere telescopen.
Uiteindelijk werd me in 1959 een vaste positie aangeboden bij Caltech. Dat was geweldig en ik ben er meteen op ingegaan. Nooit heb ik spijt gehad van emigreren, maar ik ga regelmatig ook met plezier terug naar Nederland.”
Bent u nog steeds actief als astronoom?
“Ja, maar ik doe het wel iets rustiger aan. Hoewel ik maar 5 minuten van mijn kantoor op Caltech vandaan woon heb ik ook het gemak van een snelle internetverbinding. Daardoor maakt het voor mij eigenlijk niet uit of ik op kantoor of thuis werk.
Ik onderzoek onder andere gammaflitsen, die waarschijnlijk afkomstig zijn van sterren die aan het einde van hun leven zijn. Ze zijn vaak over enorm grote afstanden te zien, dus ze hebben wel iets weg van de quasars die ik 50 jaar geleden al onderzocht. Soms werp ik ook nog een blik op quasars. Het blijft een vakgebied waar ik met heel veel plezier aan bezig blijf. Inmiddels ben ik 83, maar aan de pensioenleeftijd hou ik mij niet!”