Glasplaten voor een Gronings sterrenkundig

5
JACOBUS CORNELIUS KAPTEYN 1851-1922
Glasplaten voor een Gronings sterrenkundig laboratorium
HUIB ZUIDERVAART
De foto van deze komeet, in 1882 gemaakt door
sir David Gill in Zuid-Afrika, betekende veel werk
voor Kapteyn. In vijftien jaar tijd mat de Groningse
astronoom de posities van alle sterren op de achtergrond. De sterren zijn door lange belichtingstijd
van de glasplaat afgebeeld als uitgerekte vlekjes.
FOTO STERRENKUNDIG OBSERVATORIUM, KAAPSTAD
Zonder sterrenkijker toch wereldberoemd
worden als astronoom: dat is Kapteyn ten
voeten uit. Wat doet zo'n man dan in een boek
over de ontwikkeling van de telescoop?
Welnu, de sterrenkundige Jacobus Cornelius
Kapteyn (1851-1922) was de eerste die werk
maakte van het systematisch analyseren van
fotografische telescoop beelden. Omdat de
Groningse universiteit geen geld over had
voor een astronomisch observatorium, creeerde Kapteyn er een astronomisch laboratorium. Van zijn gebrek maakte hij zo zijn voordeel.
Dat lag aanvankelijk beslist niet in de bedoeling. De hervorming van het Nederlandse
universitaire bestel in 1876 hield ook de wettelijke verplichting in dat alle faculteiten wisen natuurkunde in Nederland sterrenkunde
zouden aanbieden. De leerstoel 'sterrenkunde en theoretische mechanica', in 1878 in Groningen ingesteld, was daar het directe gevolg
van. Op die post werd Kapteyn benoemd. Tot
aan zijn pensionering, in 1921, zou hij Groningen trouw blijven.
Bij zijn aantreden was Kapteyn 27 jaar oud.
Driejaar tevoren was hij aan de Utrechtse universiteit gepromoveerd op een natuurkundig
proefschrift (Onderzoek der trillende platte vliezen). Daarna had hij een betrekking gekregen
als observator bij de Leidse Sterrewacht, waardoor hij ook in de praktische sterrenkunde
was geïntroduceerd. In die tijd betekende dat
vooral werken aan nauwkeurige plaatsbepalingen van sterren, wat een grote beheersing
vergde van de in de negentiende eeuw opgekomen mathematische statistiek.
Groningen had geen observatorium, dit in tegenstelling tot de universiteiten van Leiden
en Utrecht, en dus bleef de kersvers benoemde
hoogleraar tijdens zijn vakanties in Leiden
waarnemingen doen. Zij n eerste grote proj ect
betrof afstandsbepalingen van vaste sterren
met de Leidse meridiaankijker. Dankzij een
door Kapteyn geïntroduceerde nieuwe statistische methode werd een nauwkeurigheid bereikt waarover zijn leerling De Sitter later zou
opmerken dat deze 'slechts door enkele der
beste waarnemers is geëvenaard'. De Sitter
was het ook die in Kapteyn een prachtig - en
zeldzaam- voorbeeld zag van hoe praktische
en theoretische vaardigheden in één persoon
kunnen samengaan. 'Hij overzag met genialen veldheersblik wat noodig was, maar wist
ook elke detail van de uitvoering nauwkeurig
aan te geven, en zag er niet tegenop, als een
eenvoudig werker elk detail zelf ter hand te
nemen,' zo schreef hij kort na Kapteyns dood.
Aanvankelijk zag Kapteyn zijn Leidse waarnemingswerk dan ook als vingeroefening
voor een te stichten Gronings Observatorium.
Maar geldgebrek, gekoppeld aan tegenwerking van de directeuren van beide andere universitaire sterrenwachten (die een versnippering van de financiële middelen vreesden),
was er de oorzaak van dat dit observatorium
een vrome wens bleef. Kapteyn is nooit verder
gekomen dan het opstellen van wat ontwerptekeningen. Omdat een observatorium in die
41
JACOBUS CORNELIUS KAPTEYN
tijd een conditio sine qua non leek voor iedere
astronoom met onderzoeksambitie, zag het
er dan ook niet naar uit dat Kapteyn een markante plaats in de Nederlandse sterrenkunde
zou gaan bekleden.
Maar Kapteyn wist deze handicap om te vormen tot pluspunt. Door zijn diensten aan te
bieden aan sterrenkundige observatoria elders in de wereld, wist hij zich geleidelijk aan
te ontwikkelen tot een sleutelfiguur in de internationale sterrenkunde. De introductie
van de fotografie in de sterrenkunde, gevoegd
bij de toegenomen precisie in instrumentatie,
had een voordien ongekende stroom aan nog
uit te werken meetgegevens gegenereerd.
Kapteyn zag dit 'gat in de markt' en vulde het
op. In 1885 kwam hij in contact met sir David
Gill, directeur van het Sterrenkundig Observatorium in Kaapstad, Zuid-Afrika. Op zijn
observatorium had Gill in 1882 fotografische
opnamen gemaakt van een grote komeet die
dat jaar aan de zuidelijke hemel te zien was
Om de glazen negatieven uit Zuid-Afrika door te
meten, bouwde Kapteyn deze theodoliet om tot
plaathouder, FOTO UNIVERSITEITSMUSEUM, GRONINGEN
42
1851-1922
geweest. Na het ontwikkelen van de opname
was Gill getroffen door de grote hoeveelheid
sterren op de achtergrond van deze foto. Dit
bood ongekend nieuwe mogelijkheden, zo
realiseerde hij zich.
Tot die tijd waren sterposities altijd rechtstreeks bepaald via metingen met een telescoop. Aldus was in 1751 de eerste sterrencatalogus van het zuidelijk halfrond door de
Franse astronoom De la Caille tot stand gekomen, en voor de meest recente sterrencatalogus, de Bonner Durchmusterung, was het niet
anders. Deze beredeneerde opsomming van
alle noordelijke sterren tot een grootte (lichtsterkte) van 9,5 magnitudes (ruim 300.000
stuks) was omstreeks 1860 begonnen door
Friedrich Argelander, maar werd pas in de
jaren tachtig van de negentiende eeuw voltooid.
Een fotometrische analyse van de gemaakte
opnamen, zo bedacht Gill, zou een geheel
nieuwe mogelijkheid bieden tot het samenstellen van een dergelijke sterrenatlas. Toen
Kapteyn van Gills idee hoorde, reageerde hij
per kerende post. Of Gill hem een tweetal fotografische p laten wilde sturen, dan was Kapteyn wel bereid te onderzoeken hoe deze het
beste doorgemeten konden worden. Als die
test slaagde, was hij graag bereid om een
aantal jaren van zijn leven aan deze taak te besteden. Immers, dan zouden ze beiden verbonden zijn aan 'one of the grandest undertal"ings of our time'.
Met enige financiële steun van de Nederlandse overheid en van Teylers Genootschap
in Haarlem kon Kapteyn het precisiewerk beginnen. Met grote creativiteit werd een aantal
meetinstrumenten vervaardigd om Gills grote glazen negatieven met precisie door te meten. Inderdaad lukt het om zo de sterrenposities te bepalen.
Door aldus in Groningen op systematische
wijze fotografische platen te analyseren die in
GLASPLATEN VOOR EEN GRONINGS STERRENKUNDIG LABORATORIUM
ZuidelijkAfrika waren opgenomen, wist Kapteyn sterrenkundig werk te produceren van
hoge kwaliteit. De Cape Photographic Durchmusterung, een sterrencatalogus die Kapteyn
in coproductie met Gill vanaf 1885 in een tijdspanne van vij ftienj aar samenstelde, vestigde
definitief zijn wetenschappelijke reputatie.
Het werk lokaliseerde de positie van 450.000
sterren - anderhalf keer zoveel als de noordelijke tegenhanger, de Bonner Durchmusterung.
De catalogus werd tussen 1896 en 1900 in drie
kloeke delen uitgegeven. Hij werd in 1922
door De Sitter gekarakteriseerd als een werkstuk dat 'door alle astronomen [werd] ge zegend als onmisbaar hulpmiddel bij alle onderzoeldngen aan de zuidelijke hemel'. Mede
Jacobus Cornelius Kapteyn in zijn werkkamer,
geschilderd door Jan Yeth in 1918.
FOTO UNIVERSITEITSMUSEUM, GRONINGEN
door deze wetenschappelijke triomf was Kapteyn in staat om in 1896 te Groningen eindelijk een eigen onderzoeksinstituut te openen:
een sterrenkundig laboratorium, een absoluut novum in de sterrenkunde.
In dit laboratorium vervolgde hij zijn onderzoek naar de bouw van de kosmos, met een
hoofdrol voor statistische methodieken. Na
Herschel, die hierover aan het eind van de
achttiende eeuw had gepubliceerd, was Kapteyn de eerste astronoom die de speurtocht
naar de ruimtelijke verdeling van sterren in
43
JACOBUS CORNELIUS KAPTEYN
44
het heelal intensief ter hand nam. Deze combinatie van uiterst arbeidsintensief empirisch
werk en een creatieve geest, maakt Kapteyn
(die ook aan theorie deed) tot een boeiende figuur over wiens betekenis als wetenschapsman, organisator en leermeester het laatste
woord nog lang niet gesproken is. Tekenend
voor zijn veelzijdigheid is Kapteyns serie belangwekkende artikelen op het gebied van de
statistische biologie. Zo leidde hij niet alleen
astronomen op, maar was hij tevens leermeester van Tine Tammes, Nederlands eerste
vrouwelijke hoogleraar in de genetica, en
Eduard Jan Dijksterhuis, de man die het vak
wetenschapsgeschiedenis een academisch gezicht zou geven.
Voor de praktische sterrenkunde is het internationale onderzoeksprogramma dat Kapteyn in1906lanceerde van eminent belang geweest. Kapteyn kwam toen met een Plan of
Selected Areas, waarin hij collega's voorstelde
een selectie van tweehonderd gebieden aan de
hemel en detail te gaan onderzoeken. Het plan
werd algemeen omarmd en zou daarna een
dertigtal observatoria, verspreid over de hele
aardbol, gedurende een halve eeuw bezighouden. Van iedere ster werd de schijnbare
helderheid bepaald, de eigen beweging, de
vluchtsnelheid, het kleurprofiel, et cetera.
Gegevens die de onmisbare bouwstenen
vormden voor alle kosmologische modellen
die nadien zij nopgesteld.
Rond 1920, vlak voor zijn pensionering, publiceerde Kapteyn een eigen model over de
bouw van het heelal in het algemeen en onze
Melkweg in het bijzonder. Langs statistische
weg toonde Kapteyn aan dat het melkwegstelsel door rotatie sterk afgeplat moest zijn.
Later is zijn model bijgesteld om rekenschap
te geven van de grote invloed van interstellaire lichtabsorptie. Feit blijft dat Kapteyn als
eerste een op waarnemingen berustend dynamisch model opstelde van de structuur van
1851-1922
een sterrenstelsel. Dit 'Kapteyn Universe', zoals het model is gedoopt, was zijn wetenschappelijke zwanenzang. In 1922, nog geen
jaar na zijn pensionering, overleed hij plotseling op 71-jarige leeftijd.
Kapteyns betekenis voor de Nederlandse astronomie valt nauwelijks te overschatten.
Internationaal was hij uitgegroeid tot een geziene figuur. Mede dankzij zijn veelvuldige
reizen naar de Verenigde Staten - de jaren
1908-1915 verbleef hij iedere zomer op Mount
Wilson Observatory in Californië - staakten
de Nederlandse sterrenkundigen hun gewoonte om in het Duits of Frans te publiceren. Na de Eerste Wereldoorlog werd Engels
de lingua franca van de Nederlandse sterrenkunde.
De sterke band die Kapteyn met de Amerikaanse sterrenkundigen wist op te bouwen
leidde tot een uittocht van Nederlandse astronomennaar dat land, waarvan de gevolgen tot
op de huidige dag zichtbaar zijn. Nog vóór de
Tweede Wereldoorlog bezochten 23 Nederlandse astronomen voor kortere of langere
tijd de Verenigde Staten. Deze 'Dutch Pipeline' gaf ons land aanzienlijke invloed op de
Amerikaanse astronomische gemeenschap.
De kruisbestuiving kwam ook de Neder~
landse sterrenkunde ten goede - en doet dat
nog steeds. Het ontlokte de Amerikaanse astronoom Harlow Shapley ooit de uitspraak:
'Holland? Oh, that's the place where they
vgrow tulips and astronomers for export!'
Kapteyn mag van deze ontwikkeling met
recht de stamvader worden genoemd.