Naar de content

'Vroeger dachten we: als er water is dan moet er wel leven zijn'

Interview met Kavliprijswinnaar Ewine van Dishoeck

NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes/STScI

Lang dachten astronomen dat de ruimte tussen de sterren een beetje saai was. Vooral erg leeg, met hoogstens een paar simpele chemische verbindingen. Ewine van Dishoeck ontdekte een ongelofelijke variatie aan soms complexe moleculen. Misschien zelfs de bouwstenen van het leven. Vandaag ontvangt ze de prestigieuze Kavliprijs.

3 september 2018

Het overgrote deel van het universum bestaat uit waterstof en helium (zo’n 98 procent), maar de tijd dat we dachten dat dat alles was, is voorbij. En professor moleculaire astrofysica van de Universiteit Leiden Ewine van Dishoeck speelde daarbij een belangrijke rol, mede door haar ontdekkingen weten we dat het universum chemisch gezien een rijke plek is.

Vandaag haalt ze in Oslo de Kavliprijs voor astrofysica op, een prestigieuze prijs waaraan ook een geldbedrag van een miljoen dollar verbonden is (vrij te besteden). NEMO Kennislink belt in de aanloop van de prijsuitreiking met Van Dishoeck, die dan in Duitsland op een conferentie is. Haar reisschema is moordend, binnen een paar dagen reist ze door naar Oostenrijk waar ze wordt benoemd tot de voorzitter van de Internationale Astronomische Unie. Meteen daarna gaat ze door naar Oslo voor de prijsuitreiking. Schijnbaar onvermoeid en opgewekt als altijd neemt ze de telefoon op.

Korte bio

1955: Geboren in Leiden 1980: Studeert summa cum laude af bij scheikunde aan de Universiteit Leiden 1984: Promoveert in Leiden op onderzoek aan interstellaire moleculen 1984-1995: Verruilt Nederland voor de Verenigde Staten, heeft verschillende onderzoeksposities aan de Harvard University, Princeton University en California Institute of Technology 1995: Keert terug naar Nederland als professor moleculaire astrofysica van de Universiteit Leiden 2000: Wint Spinozapremie 2007: Wordt wetenschappelijk directeur van de Nederlandse Onderzoeksschool voor Astronomie 2018: Wint Kavli-prijs voor astrofysica augustus 2018: Benoemd tot voorzitter van de Internationale Astronomische Unie.

Professor Van Dishoeck, de hemel is bezaaid met sterren, maar u bent meer geïnteresseerd in de ruimte daartússen. Hadden we ooit voor mogelijk gehouden dat hier zoveel te vinden was?

“Toen we voor het eerst de Orionnevel onderzochten, bleek er een enorme rijkdom aan chemische verbindingen te vinden. Niet alleen simpele gassen zoals koolstofmonoxide en ammonia, maar ook complexere stoffen zoals methanol en dimethylether. De vraag was toen of Orion een uitzondering is. Veel astronomen hadden het vermoeden dat zo’n rijkdom misschien alleen in de buurt van zware sterren te vinden is.”

“Maar we vonden complexe moleculen op meer plekken, ook erg koude gebieden. En extra interessant: aan de randen van vormende planetenstelsels.”

Wat heeft u allemaal gevonden?

“Sowieso heel veel water. Ook in geïoniseerde (geladen – red.) vorm. Dat is bijzonder, omdat je verwacht dat het snel bindt met het waterstofmolecuul.”

“Ook hebben we in de loop van de jaren veel organische moleculen gezien. Zoals chloromethaan, een stof die ook bij chemische processen op aarde ontstaat, zoals de productie van kunstmest. Deze stof wordt al lang met leven geassocieerd; al sinds de jaren 70 wordt het als een zogenoemde biomarker gezien. We hebben het ook op komeet 67P gevonden en in gaswolken rond jonge sterren.”

Hoe is dat mogelijk zonder warmte? Wat drijft deze interstellaire chemie?

“Vooral het ioniseren van de stoffen door energierijke straling van sterren en kosmische straling. Als stoffen geïoniseerd zijn staan ze ‘open’ voor bindingen met andere stoffen. Chemische reacties gaan dan eigenlijk net zo snel als bij kamertemperatuur. Dat zien we ook in laboratorium-experimenten bij meer dan tweehonderd graden onder nul.”

In het laboratorium kun je relatief makkelijk analyseren welke verbindingen je hebt, maar hoe detecteer je een stof in de ruimte, lichtjaren hiervandaan?

Het ALMA-project bestaat uit 66 schotelantennes die op de Chileense hoogvlakte naar wens kunnen worden neergezet. Daarvoor zijn er twee speciale transporters.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / L. Calçada (ESO) via CC BY 4.0

“We gebruiken verschillende telescopen, op aarde en in de ruimte. Op dit moment is het Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ons belangrijkste instrument. Dat zijn 66 grote schotelantennes, de grootste met een diameter van twaalf meter, die op de hoogvlakte in Chili staan en gevoelig zijn voor ver infrarode en radiostraling. ALMA heeft een ongekende gevoeligheid en kan ongelofelijk kleine details zien. We onderzoeken schijven van materie rondom zeer jonge sterren en zien details zo groot als de banen van Jupiter, dat is ongekend op die afstanden.”

Emissie- en absorptiespectra

Atomen en moleculen absorberen en zenden straling van een bepaalde golflengte uit. Welke golflengtes dat precies zijn is afhankelijk van de atomen of de samenstelling van het molecuul. Dit geeft astronomen een handig gereedschap om ook op grote afstanden elementen en stoffen te identificeren door goed naar de geabsorbeerde of uitgezonden straling te kijken.

Een aantal zogenoemde emissielijnen van waterstof. Waterstof kan deze typische soorten straling uitzenden of absorberen.

 Jan Homann via CC BY-SA 3.0

“Dat was onmogelijk met bijvoorbeeld ruimtetelescoop Herschel, die we tot 2013 gebruikten. Als je daarmee inzoomde op zo’n schijf, dan zag je hoogstens een vlek. En toch had Herschel een groot voordeel: hij had geen last van waterdamp in onze atmosfeer. Als je water wil waarnemen dan móet je vanuit de ruimte waarnemen, dan is ALMA op aarde erg beperkt.”

“Ik kijk erg uit naar de lancering van James Webb, een enorme ruimtetelescoop die het beste van zijn voorgangers combineert. Hij heeft een grote beeldscherpte, kan erg zwakke signalen oppikken én goed onderscheid maken tussen verschillende golflengtes straling. Hiermee kunnen we inzoomen op de binnenste delen van de gasschijven, tot op afstanden tot de ster waar je aardachtige planeten verwacht.”

Een deel van de spiegels van ruimtetelescoop James Webb worden in het laboratorium getest.

 NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett Given via publiek domein

Waar komt toch die focus van astronomen op water vandaan?

“Op aarde was het in ieder geval essentieel voor de oorsprong van leven. Dit leven kan niet zonder water. En we hebben het inmiddels ook op veel plekken gevonden.”

“Vroeger dachten astronomen: als er ergens water is, dan moet er wel leven zijn. Nu zijn we veel voorzichtiger, gelukkig maar. Wat we nu denken is dat er op zijn minst een combinatie van een aantal chemische ‘vingerafdrukken’ moet zijn. En dan nog blijft de vraag staan of we zo überhaupt kunnen bepalen of er ergens leven is of niet. Een eenduidige ja of nee krijgen we waarschijnlijk niet.”

Artistieke impressie van de zogenoemde protoplanetaire schijf rond de ster TW Hydrae. Astronomen hebben hierin met de ruimtetelescoop Herschel straling gedetecteerd van koude waterdamp.

 ESA/NASA/JPL-Caltech

Wat gaan we nog vinden?

“De mogelijkheden van ALMA zijn nog lang niet volledig benut. Veel metingen zijn gebaseerd op waarnemingen van vijftien minuten. Stel nu dat je de telescoop voor een dag op een plek richt. Dan kun je veel meer informatie winnen en veel ‘dieper’ het heelal in kijken.”

“We kunnen wellicht nog meer zogenoemde polycycylische aromatische koolwaterstoffen vinden, waarvan we al lang weten dat ze in grote hoeveelheden voorkomen tussen de sterren. Deze moleculen spelen een belangrijke rol in de chemie in de interstellaire ruimte.”

“Ook richten we ons met James Webb op complexere koolstofverbindingen. Veel astronomen zeggen dat de heilige graal van het onderzoeksveld het vinden van sporen van aminozuren is, belangrijke bouwstenen van het leven hier op aarde. Van glycine, eigenlijk het simpelste aminozuur, zijn al veel claims. Persoonlijk vind ik het detecteren van één molecuul niet zo interessant. Ik kijk juist naar het grotere plaatje, welke collecties van moleculen vinden we op een plek en wat vertellen die ons? Waarom ontstaat een verbinding wel en de andere niet?”

Als je een onbeperkt grote zak met onderzoeksgeld had, waar zou dat heengaan?

“O, als ik echt mag dromen dan zou ik ALMA nog eens laten bouwen, maar dan in de ruimte. Daar hebben we geen last van de atmosfeer. Misschien is het wat ambitieus om 66 radioantennes te lanceren, maar misschien lukt dat wel met een kleinere versie van ALMA.”

“Verder zou ik ook nog wel tien missies naar kometen willen, zoals de Europese Rosetta-missie. We hoeven daar niet eens te landen zoals Rosetta, maar als we zogenoemde massaspectrometers (die moleculen identificeren aan de hand van hun massa – red.) meenemen dan weten we waar ze gevormd zijn en hoe dat past in het ontstaan van ons zonnestelsel.”

Wanneer hoorde je van het winnen van de Kavliprijs?

“Ik werd 24 uur voor de bekendmaking gebeld, ik zat toen in Bern in Zwitserland bij een conferentie over exoplaneten. Nou, eigenlijk begon het met een mail van mijn man (Tim de Zeeuw, ook astronoom – red.) die zei dat ik mijn telefoon aan moest zetten… De mensen van de Kavliprijs kregen me niet te pakken.”

Banket voor de uitreiking van de Kavliprijs in Oslo.

 Thomas Eckhoff/The Kavliprize via CC BY-NC 2.0

“Toen ik het hoorde was ik sprakeloos. Dat hebben ze aan de andere kant van de lijn ook ervaren, haha. Bij prijzen sta ik sowieso niet stil, die gaan meestal naar wetenschappers die één grote ontdekking deden. Dit is meer een oeuvre-prijs, voor het openbreken van een nieuw onderzoeksveld. Ik vind het geweldig dat dit kan bij de Kavliprijs.”

Heb je zin om de koning van Noorwegen te ontmoeten?

“Het wordt mooi. We hebben de uitreiking en een banket met veel hoogwaardigheidsbekleders. Het is perfect geregeld volgens mij. Ik hoop ervan te genieten, ook al weet ik dat het verschrikkelijk druk zal zijn. Waarschijnlijk geniet ik nog het meest als ik er de volgende dag op terugkijk.”

ReactiesReageer