Wie heeft de grootste?

Door David Baneke

De geschiedenis van de moderne sterrenkunde wordt vaak beschreven aan de hand van een opeenvolging van steeds grotere telescopen. Niet zelden lijkt het zelfs op een wedstrijd: wie heeft de grootste? Ook astronomen zelf spreken vaak in die termen – kijk maar eens op de website van enkele grote astronomische organisaties (ESO, Keck Observatory, Grantecan). In deze blogpost ga ik op zoek naar de achtergrond van deze strijd. Waarom is het zo belangrijk om niet alleen een grote telescoop te hebben, maar de grootste? Het lijkt zo kinderachtig.

De verklaring hangt niet alleen samen met geld en prestige, maar ook met de interne werking van de astronomische gemeenschap, met fundamentele ideeën over hoe wetenschap werkt, en met een sleutelfactor waar een historicus maar moeilijk greep op krijgt.

De wedloop

In de eerste helft van de twintigste eeuw liet George Ellery Hale, de Amerikaanse astronoom-entrepreneur, maar liefst vier keer achter elkaar de grootste telescoop ter wereld bouwen, op de sterrenwachten van Yerkes, Mount Wilson en Palomar. In de jaren vijftig besloten enkele Europese landen echter om samen een grote telescoop op het zuidelijk halfrond te bouwen. Wedstrijdretoriek speelde een belangrijke rol in hun voorstellen.[1]

De Europeanen, verenigd in de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), besloten een telescoop van 3,6 meter te ontwikkelen. Dat was kleiner dan de grootste telescoop van Hale (de 5 metertelescoop van Palomar), maar Europa zou zich in elk geval weer aansluiten bij de kopgroep. De telescoop stond bekend als de Large Telescope. Tegen de tijd dat hij klaar was, was deze omvang echter al lang niet meer bijzonder. In 1975 meldden de Russen zich ook in de race, met de BTA-6, een 6-metertelescoop in de Kaukasus, maar de beelden daarvan waren zo onscherp dat hij als concurrent nauwelijks serieus werd genomen.

Op een conferentie in 1977 bleek dat verschillende Amerikaanse instituten al volop bezig waren met plannen voor een volgende generatie van veel grotere telescopen.[2] Dat was schrikken, zo kort nadat de Large Telescope in gebruik was genomen. ESO begon meteen aan een passend antwoord: een ambitieus plan voor vier telescopen van elk 8 meter doorsnee, die gecombineerd equivalent waren aan een instrument van 16 meter. Dat was niet alleen technisch maar ook politiek een riskante keuze. Voor financiers was het immers relatief gemakkelijk om een van de vier kijkers te schrappen als de kosten tegenvielen. Daarom werd het systeem nadrukkelijk gepresenteerd als één instrument, dat indien nodig ook kon worden gebruikt als vier losse telescopen.[3] In werkelijkheid was het eerder andersom. Later werden nog enkele kleinere telescopen aan het systeem toegevoegd.

De Very Large Telescope (VLT) werd rond 2000 in gebruik genomen. Europa deed nu volop mee aan de wedloop om de grootste telescoop, hoewel je kunt twisten over de precieze criteria van die wedloop. De twee Keck-telescopen op Hawaii waren elk 10 meter, en de Grantecan was zelfs nog iets groter. ESO presenteerde de VLT echter als het grootste optische instrument ter wereld, en die aanduiding werd overgenomen door Amerikaanse astronomen tijdens hoorzittingen in het Amerikaanse congres. Ze gebruikten dat als argument in hun lobby voor een volgende, nog weer grotere telescoop.[4] Want de Verenigde Staten hoefden toch zeker niemand voor zich te dulden?

Momenteel is de volgende ronde volop aan de gang. ESO studeerde een tijdje op een telescoop van maar liefst 100 meter: de Overwhelmingly Large Telescope (OWL). Dat bleek onhaalbaar, maar vorig jaar is wel definitief groen licht gegeven voor de Extremely Large Telescope (ELT) van 40 meter. (Voor wie denkt dat de namen daarmee op zijn, zie enkele suggesties van xkcd.) Er zijn ook vergevorderde Amerikaanse plannen (de Thirty Meter Telescope, en de Giant Magellan Telescope), maar dit keer zijn de Europeanen vastbesloten om de eersten en de grootsten te zijn. Want zoals ze in hun merchandise zeggen: ‘size really does matter’.

Laaghangend fruit

Maar waarom eigenlijk?

Natuurlijk gaat het om prestige en fondsenwerving. Hale kreeg vier geld van miljonairs op voorwaarde dat hij de grootste telescoop ter wereld zou bouwen. Tijdens een bezoek aan Amerika in 1927 merkte de Deens-Nederlandse astronoom Hertzsprung op dat het bijna makkelijker was om 10 miljoen te krijgen dan 1 miljoen, omdat dat laatste niet meer bijzonder genoeg was.[5]

Ik merk het zelf als ik met astronomen praat, of met beleidsmakers, of met willekeurige andere mensen die ik vertel dat ik onderzoek doe naar de geschiedenis van de sterrenkunde. Reuzentelescopen zijn cool. Sterrenkunde is mooi. Dat zijn relevante historische observaties. De ‘cool factor’ laat zich moeilijk vangen in de politieke en culturele analyses die historici graag doen, maar hij speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van de sterrenkunde, en doet dat nog steeds.

Tegelijk wijzen astronomen uiteraard op het wetenschappelijke belang van de waarnemingen die je met een 40-metertelescoop kan doen. Exploratie van onbekend terrein speelt een belangrijke rol in sterrenkunde. De ontdekking van een nieuw fenomeen kan veel prestige opleveren. Onder astronomen heerst het idee dat ontdekkingen vooral worden gedaan met instrumenten die veel groter zijn dan hun voorgangers, of die een nieuw golflengtegebied bestrijken.[6] Als je de eerste bent met een dergelijk instrument, valt er veel laaghangend fruit te plukken. Nummer twee moet maar afwachten of er nog iets over is.

Andere astronomen, vooral de meer theoretisch ingestelden, hebben moeite met dit beeld. Exploratie klinkt ouderwets, en bovendien niet wetenschappelijk: ontdekkingsreizigers waren toch ook geen wetenschappers? Het beschrijven van een nieuw fenomeen betekent nog niet dat je het begrijpt. Ik heb verschillende astronomen gesproken die vinden dat sterrenkunde het stadium van ontdekkingen is ontgroeid. Het is een volwassen wetenschap geworden – die term ben ik opvallend vaak tegengekomen.[7] Vaak betekent dit: een wetenschap die is gebaseerd op natuurkundige theorieën met een hoog wiskundig gehalte.

Grappig genoeg wijzen astronomen allemaal verschillende momenten aan waarop die volwassenwording heeft plaatsgevonden, vaak niet eens zo lang geleden: de opkomst van fotografie en astrofysica in de negentiende eeuw, de verbreding van het spectrum na de Tweede Wereldoorlog, of de bestudering van hoogenergetische verschijnselen als quasars in de afgelopen decennia.[8] Op de conferentie over grote telescopen in 1977 voorspelde Jesse Greenstein zelfs dat sterrenkunde pas in de volgende tien jaar volwassen zou worden. Dan waren de gemakkelijke ontdekkingen in alle golflengtegebieden gedaan en moesten astronomen doordacht en fundamenteel onderzoek gaan doen in plaats van quick-and-dirty exploratie.[9]

Dit soort uitspraken zijn gebaseerd op een beeld van wat wetenschap is, of zou moeten zijn. Kennelijk gaat wetenschap om theoretisch begrip, liefst met behulp van natuurkundige modellen. Het doet denken aan de uitspraak van Rutherford dat wetenschap ofwel natuurkunde is, ofwel postzegels verzamelen. Veel astronomen beschouwen hun vak als de zuiverste vorm van wetenschap. Vakken als biologie, scheikunde en geschiedenis zijn postzegels verzamelen, en dat geldt ook voor ‘fenomenologische’ beschrijvingen van nieuwe astronomische objecten. Leuk, maar geen serieuze wetenschap.

Tegelijk wordt het populaire beeld van sterrenkunde nog wel beheerst door exploratie en ontdekkingen. Kijk maar naar de wekelijkse krantenkoppen over exoplaneten of nog oudere sterrenstelsels. Dat heeft directe gevolgen voor prestige, financiering, en dus voor de interne machtsverhoudingen in de astronomische gemeenschap. Daarom is het nog steeds belangrijk om de grootste telescoop te hebben – al wijzen sommige onderzoekers erop dat veel ontdekkingen helemaal niet worden gedaan met de grootste instrumenten: de eerste exoplaneet werd in 1992 bijvoorbeeld ontdekt met een relatief kleine telescoop (de 1,93-metertelescoop in Haute Provence).

Schaarste

Achter het debat over het rendement van grote telescopen schuilt een fundamentele discussie over de structuur van de astronomische gemeenschap. Is het wel nuttig om reuzentelescopen te bouwen, of zou een groter aantal iets kleinere telescopen uiteindelijk meer opleveren? Anders geformuleerd: zou elke astronoom toegang moeten hebben tot een groot instrument, of is het beter om de beste faciliteiten te reserveren voor de beste onderzoekers? Deze discussie speelt vooral in Amerika, met aan de ene kant rijke Californische instituten die grote telescopen kunnen bouwen voor hun eigen staf, en aan de andere kant de universiteiten van de Oostkust, die liever gezamenlijke instrumenten willen bouwen voor de hele astronomische gemeenschap.[10]

Uiteindelijk gaat het om de vraag wat de beperkende factor is in de wetenschap. Is er een tekort aan topinstrumenten, of eerder aan toponderzoekers die de instrumenten optimaal kunnen gebruiken? In Europa, waar geen enkel instituut rijk genoeg was om een eigen reuzentelescoop te bouwen, was deze vraag snel beantwoord. ESO moest een grote achterban bedienen, dus schaarste aan waarneemtijd op grote instrumenten was de belangrijkste zorg. Mede daarom werd de VLT een systeem van vier telescopen die ook apart konden worden gebruikt. Maar zijn opvolger, die volgens de huidige plannen rond 2020 in gebruik moet worden genomen, wordt weer één telescoop. Toen ik de huidige directeur van ESO daarnaar vroeg, wees hij erop dat de VLT ook in gebruik blijft; maar hij zei ook dat ESO dit keer zeker wil weten dat het de grootste telescoop heeft, en de eerste van deze omvang. Kennelijk is de druk om de grootste te zijn groter dan de druk om meer waarnemingstijd te bieden.

Om deze mechanismes beter te begrijpen vroeg ik medewerkers van de radiotelescoop in Westerbork vroeg wat er op hun instituut veranderde na 1980, toen de Amerikaanse Very Large Array de positie van grootste radiotelescoop ter wereld overnam.[11] Zij vertelden dat verschillende prominente stafleden vertrokken, dat het moeilijker bleek om internationaal toptalent aan te trekken, en dat ambitieuze studenten vaker elders een stageplek zochten. Maar ook de sfeer veranderde. De spanning en het enthousiasme van de eerste jaren verdween. Iets vergelijkbaars gold voor de Amerikaanse nationale sterrenwacht op Kitt Peak, waar verschillende medewerkers vertrokken toen bleek dat een geplande nieuwe telescoop kleiner zou worden dan oorspronkelijk gepland.[12]

Dit lijkt erop te wijzen dat toptalent inderdaad schaarser is dan toptelescopen. Het wijst er ook op dat de rangorde van telescopen niet alleen van belang is voor externe relaties en fondsenwerving. De rangorde heeft ook invloed binnen de wetenschappelijke gemeenschap. Dat hangt natuurlijk samen met de kans om nieuwe ontdekkingen te doen – het argument van het laaghangende fruit. Maar het hangt ook samen met ongrijpbare factoren als sfeer en geestdrift. Mensen willen de nieuwste en grootste telescoop, simpelweg om de nieuwste en grootste te hebben. Dat geldt voor politici, voor het brede publiek, maar ook voor astronomen zelf.

o-o-o

David Baneke studeerde geschiedenis in Groningen, promoveerde in Utrecht en werkte daarna onder meer bij de Leidse Sterrewacht en het National Air and Space Museum in Washington. Zijn onderzoek gaat vooral over de rol van de natuurwetenschappen en –wetenschappers in de moderne samenleving. Momenteel werkt hij als postdoc op de VU aan de geschiedenis van de astronomische gemeenschap in Nederland.