2026-01 MIRA Ceti sprak met... Conny Aerts

** Trefwoorden: Asteroseismologie – Getijden asteroseismologie – PLATO – AstroSounds – Scientist@School  – STEM  – Jongeren en wetenschap **

Voor het honderdste interview trok MIRA Ceti naar de KU Leuven om er een lange babbel te hebben met een 'grande dame' uit het sterrenkundig onderzoek: Conny Aerts (°1966). Zij wordt beschouwd als een van de pioniers op het gebied van de asteroseismologie, de studie van het inwendige van sterren op basis van de trillingen die aan het steroppervlak gemeten kunnen worden. 

In het kader van dit onderzoek is de aanstaande ruimtemissie PLATO van ESA een volgende stap voorwaarts, en Conny Aerts is de Belgische PI (Principal Investigator) van het project.

Uit onderstaand interview zal ook blijken hoe geëngageerd Conny is om topwetenschap in teamverband te realiseren en zeker ook om jongeren de weg te wijzen naar wetenschap en technologie.

Copyright afbeelding: Francis Meeus

Dag Conny, wat fijn dat jij ruim een uur van jouw kostbare tijd wil spenderen om met ons een gesprek te hebben. Ik zal beginnen met mijn traditioneel eerste vraag: hoe ben jij in de wereld van de sterrenkunde terecht gekomen?

Oh, de passie voor de sterrenhemel is bij mij al heel vroeg ontstaan. Wij woonden op wat men de boerenbuiten noemt, onze straat was niet verhard en er was helemaal geen straatverlichting. Je begrijpt dus dat het bij avond en bij nacht bij ons echt donker was. Ideaal om vol verwondering naar de sterren te kijken. Op de lagere school bleek ik erg goed te zijn in rekenen en toen me gevraagd werd wat ik later wilde worden sprak ik over mijn fascinatie voor sterren en planeten. Maar als kind uit een eenvoudig arbeidersgezin dacht ik dat mijn ouders zoiets nooit zouden goedkeuren.

Dankzij de directeur van onze school die thuis was komen uitleggen dat ik toch veel talent had voor wiskunde mocht ik van mijn ouders uiteindelijk toch gaan studeren om lerares wiskunde te worden. En ik wist dat je in die tijd aan de universiteit eerst wiskunde moest studeren om aan sterrenkunde te kunnen doen. 

Het is pas in juli 1988 toen ik aan de universiteit van Antwerpen mijn masterdiploma in de wiskunde had behaald dat ik als tweeëntwintigjarige vond dat mijn ouders moesten weten dat ik vier jaar wiskunde had gestudeerd omwille van de sterrenkunde. En vervolgens kon ik aan de KU Leuven terecht voor mijn doctoraat in de sterrenkunde. 

Mijn familie is natuurlijk trots op wat ik door mijn volharding heb weten te bereiken, maar voor hen blijft de wereld van de wetenschap toch een vreemde bedoening. Soms moet je geluk hebben om de juiste mensen op het juiste moment tegen te komen, zoals ik met de directeur van de lagere school die mij op weg gezet heeft. Maar ik heb ook altijd wel geweten wat ik wilde, en dat helpt natuurlijk ook heel veel. 

In 2022 werd jij internationaal gelauwerd met de zeer prestigieuze Kavli-prijs. Bijna iedereen weet wat de Nobelprijzen zijn, maar ik vermoed dat de naam Kavli bij niet veel mensen meteen een belletje zal doen rinkelen.

De Kavli-prijs is een zeer gerenommeerde internationale wetenschapsprijs, sommigen noemen het de Nobelprijs voor astrofysica. Er is natuurlijk wel een Nobelprijs voor fysica, maar er zijn zoveel domeinen binnen de fysica. Slechts af en toe valt ook sterrenkundigen de eer te beurt, zoals bijvoorbeeld toen Saul Perlmutter, Brian Schmidt en Adam Riess de Nobelprijs fysica kregen voor hun ontdekking van het versnellend uitdijen van het heelal of Michel Mayor en Didier Queloz voor hun ontdekking als eersten van een exoplaneet rond een ster zoals de Zon.

De Kavli-prijs is vernoemd naar de Noors-Amerikaanse filantroop Fred Kavli en wordt om de twee jaar uitgereikt door de Noorse Academy of Science, samen met de Kavli Foundation en het Noorse Ministerie van Onderwijs en dit in drie categorieën: astrofysica, nanofysica en neurowetenschappen. 

Die prijs kwam in 2022 als een totale verrassing uit de lucht gevallen voor mij, maar ik geef toe dat zoiets bijzonder prettig is.

In ons land had ik al in 2012 de hoog aangeschreven Francqui-prijs gekregen die jaarlijks wordt uitgereikt aan een jonge Belgische wetenschapper als aanmoediging voor verder onderzoek, en in 2020 de FWO Excellentieprijs die om de vijf jaar wordt uitgereikt. De FWO Excellentieprijzen bekronen de wetenschappelijke carrière van eminente Vlaamse onderzoekers. Het zijn telkens andere wetenschappers die je voordragen, ik weet ook niet precies wie, maar ik mag wel zeggen dat ik echt wel verwend ben met al die prijzen… 

Als die nationale en internationale comités jou zo’n prestigieuze prijzen toekennen is dat zonder twijfel heel terecht, jouw verdienste voor het asteroseismologische onderzoek kan moeilijk overschat worden. Niet voor niets, Conny, word jij toch als de ‘founding mother’ van de asteroseismologie beschouwd. En dan is het fijn dat ik aan jou mag vragen om voor onze lezers even uit te leggen wat het belang ervan is voor het sterrenkundig onderzoek. 

Ons onderzoek werpt een fundamenteel nieuw licht werpt op hoe sterren echt in mekaar zitten. Seismologie van sterren is heel analoog aan seismologie op Aarde. Seismologische activiteit wekt golven op die zich naar binnen voortplanten en vervolgens terug naar buiten. Op Aarde of op andere planeten kan je de geproduceerde trillingen opmeten met een seismograaf die simpelweg op het oppervlak geplaatst wordt. Uiteraard kunnen we dat bij sterren niet op dezelfde manier doen. Maar ook sterren trillen, en die trillingen geven heel kleine fluctuaties in de helderheid ervan. Als je die doorheen de tijd kan opmeten is het mogelijk die golven te karakteriseren. En die golven worden bepaald door de fysica en de chemie binnenin de ster. Dat is eigenlijk de enige manier om binnenin een ster te kijken. Alle andere waarnemingen die we doen bezorgen ons alleen maar informatie over de buitenkant van sterren.

En dus is het belangrijk om de helderheid van sterren met heel grote precisie te kunnen opmeten, iets wat pas ten volle mogelijk is dankzij waarnemingsmissies van in de ruimte. Het gaat in dit verband immers over fluctuaties in helderheid van één op een miljoenste, dus heel verfijnd.

Vanaf het aardoppervlak konden we met onze telescopen wel vaststellen dat sterren trillen, maar we konden nooit lang genoeg ononderbroken waarnemingen doen. Het is immers alleen mogelijk om 's nachts waarnemingen te doen en enkel als het weer het toelaat. Bovendien zorgt de aardse atmosfeer voor fluctuaties die groter zijn dan de stertrillingen.

En daarom is 27 december 2006 voor mij een belangrijke datum, want toen werd de ruimtemissie CoRoT gelanceerd. De letters CoRoT staan voor COnvection ROtation and Planetary Transits en de objectieven van deze ruimtemissie waren het waarnemen en meten van stertrillingen en speuren naar planeten die rond andere sterren draaien.Het was een missie onder leiding van het CNES, het Centre National d’Etudes Spatiales uit Frankrijk, waarbij ESA en dus ook België betrokken partner was. CoRoT was uitgerust met een redelijk kleine telescoop met een hoofdspiegel van slechts 30 cm, en je zou het project kunnen beschouwen als een testmissie. 

Artistieke impressie van CoRoT in de ruimte. Copyright afbeelding: ESA Corot overview

Dat is een kleine twintig jaar geleden, en voor mij – ik was toen jonge professor – was het hoe dan ook een buitenkans. Er bestonden al theoretische modellen over de pulsaties van sterren, we hadden voorspellingen en de wiskunde was al lang voor mijn tijd uitgeschreven. In dit verband wil ik toch de gerenommeerde Luikse sterrenkundige Paul Ledoux vermelden die al in de jaren 1950-1960 baanbrekend werk had verricht in verband met de pulsaties van sterren en het verband ervan met het sterinwendige. We mogen dus zeker stellen dat Belgische wetenschappers een belangrijke bijdrage hebben geleverd op het vlak van de asteroseimologie.

In mijn beginjaren aan de universiteit was de sterrenkunde die wij deden vooral via de wiskunde. Nu is het meer via fysica, maar daarbij heb je toch zeker wel een goede mathematische achtergrond nodig. Dus mijn sterke wiskundige vorming was echt een groot voordeel in het asteroseismologische onderzoek, maar als je geen metingen hebt om de theorie op toe te passen, kan je ze natuurlijk niet in de praktijk brengen. 

In mijn doctoraat had ik een wiskundige methode ontwikkeld om het karakter van stertrillingen te ontrafelen mochten we die ooit in voldoende mate kunnen meten. Om echt goed te kunnen werken moet je als seismoloog tientallen tot honderden trillingsfrequenties kunnen analyseren, maar wij hadden voor verschillende sterren slechts een paar trillingen, gemeten vanaf het aardoppervlak. Dat was ruim onvoldoende. 

En toen kwam CoRoT en enkele jaren later de Kepler-ruimtemissie. Dat kwam voor mij net op het goede moment om me daarop toe te spitsen. Zo zie je maar dat je ook wat geluk moet hebben met de omstandigheden die meezitten en de technologie die voorhanden moet zijn om je onderzoek te verrichten. En dan moet je natuurlijk ook de alertheid hebben om die geboden kansen ook effectief te grijpen en daarop in te zetten.

Kepler van de NASA is in de eerste helft van 2009 beginnen waarnemen, en daar ben ik nu nog dagelijks analyses voor aan het doen. Kepler heeft gedurende vier jaar zowat 150.000 sterren opgemeten, en dat zijn nog altijd de beste metingen die we hebben. Eind 2018 kwam er een eind aan die ruimtemissie.

Momenteel is TESS metingen aan het verrichten en dit sinds de eerste helft van 2018. TESS is een ruimtetelescoop van NASA waarbij het letterwoord staat voor Transiting Exoplanet Survey Satellite. TESS scant een gebied aan de sterrenhemel dat wel vierhonderd keer groter is dan wat Kepler deed, maar doet dat telkens voor een periode van 26 dagen, en dat is eigenlijk te kort om een juist beeld te krijgen van de pulsatiepatronen van zwaardere sterren die wij bestuderen, daarvoor heb je veel langere tijdreeksen nodig.

Is de Kepler-missie origineel niet ontworpen voor het ontdekken van planeten bij andere sterren?

Inderdaad, al die missies hebben tot doel exoplaneten te ontdekken. Zij maken gebruik van de zogenaamde transitmethode waarbij je een kleine dip krijgt in de helderheid van een ster telkens er tussen de waargenomen ster en de telescoop een planeet passeert.

Zo’n helderheidsafname is van de orde van een duizendste tot een miljoenste, en dat is net ook de precisie die wij nodig hebben voor onze stertrillingen. Bij de meeste van die sterren nemen we geen planeten waar die voor hun ster schuiven, want om dat te doen moeten we recht in het baanvlak van het planeetsysteem kijken, en de kans dat dit het geval is, is klein. Maar al die sterren vertonen wel trillingen, en daar kunnen wij mee aan de slag. Om die stertrillingen is het niet in eerste instantie te doen bij CoRoT, Kepler en TESS, maar wij krijgen ze er gewoon gratis bij zeg maar. Want de waarnemingsdata worden wel voor iedereen vrij toegankelijk gezet op het internet.

De NASA ziet dat als een soort handig partnerschap: zij focussen op het detecteren van exoplaneten en wij op de asteroseismologie. In de VS beseft men immers dat op het vlak van asteroseismologie Europa leidinggevend is. 

Roger Ulrich van universiteit van Berkeley in Californië was de eerste die een link legde tussen zonnevariabiliteit en zonne-oscillaties, hij was de eerste die begreep dat wat we opmeten aan zonnefluctuaties eigenlijk zonnebevingen zijn. Daarop verder werkend heeft Jörgen Christensen-Dalsgaard van de universiteit van Aahrus in Denemarken belangrijke bijdragen geleverd op het vlak van het trillen van de Zon, de helioseismologie, en de asteroseismologie. En zelf heb ik de asteroseismologie uitgewerkt voor het bestuderen van zwaardere sterren. Onder ons drieën mochten wij in 2022 de Kavli-prijs in ontvangst nemen voor ons pionierswerk in verband met het trillen van sterren.

Sinds de Kepler-ruimtemissie is er in Europa een groot netwerk opgezet waar vele instituten aan meewerken. Zo konden we afspreken wie aan welke soort sterren werkt. Er zijn immers meer sterren dan astronomen om eraan te werken, dus kunnen we maar beter een handige verdeling maken in plaats van met mekaar in competitie te gaan.

Ik kan mij voorstellen dat het gemakkelijker is om budgetten te krijgen voor een ruimtemissie die speurt naar exoplaneten, omdat men het in die context ook kan hebben over een Aarde 2.0 of over eventueel buitenaards leven? 

Dat klopt. En zo zijn we momenteel druk bezig met het voorbereiden van de Europese ruimtemissie PLATO. Dat letterwoord staat voor PLAnetary Transits and Oscillations of stars. PLATO zal dus van de transitmethode gebruik maken om exoplaneten te ontdekken. Maar wij zijn voor ons onderzoek natuurlijk vooral geïnteresseerd in de O uit het letterwoord, de stertrillingen.

Artistieke impressie van PLATO in de ruimte. Copyright afbeelding: ESA Multimedia Images

PLATO gaat gedurende minstens twee jaar – maar we hopen natuurlijk een heel eind langer – één groot beeldveld observeren, veel groter dan bij Kepler het geval was. Het is trouwens de eerste ruimtemissie die vanaf dag één ontworpen is om tegelijk sterbevingen en exoplaneten rond sterren met hoge precisie te meten. Een belangrijk argument om dat te doen is dat als we die sterbevingen kunnen opmeten, dan kunnen we de interne fysica van de ster meten en daardoor wordt het meteen ook mogelijk de leeftijd van de ster te schatten met een precisie die je niet kan bereiken met andere methodes. Je kan niet rechtstreeks de leeftijd van planeten meten, maar we weten dat planeten en sterren samen worden geboren. Dus als je de leeftijd van de ster kan achterhalen heb je zo toch ook min of meer zicht op de leeftijd van de planeten die errond draaien. We kennen de leeftijd van de Zon en bij benadering kennen we daardoor ook de leeftijd van de Aarde.

De technische vereisten om sterbevingen te meten zijn veel strenger dan die om planeten te ontdekken. De transit van een planeet over een ster duurt uren tot dagen, afhankelijk van de baan, de omloopperiode en de verhouding van hun onderlinge massa. En wellicht zijn er meerdere planeten die rond de ster draaien. Bij de Zon meten we zonnebevingen met typisch 5 minuten periodische variaties. Dus moeten we vaak meten over 5 minuten om dat in kaart te kunnen brengen. En je hebt niet één enkele beving maar vele verschillende bevingen door mekaar heen, en dat zorgt voor complexe patronen van het waargenomen signaal, zoals dat ook het geval is bij aardbevingen. Daarom is het nodig om zo frequent mogelijk opmetingen te doen. Kepler heeft om de minuut metingen gedaan voor een vijfhonderdtal sterren. PLATO gaat om de 25 seconden meten voor 20.000 van zulke sterren, plus ook nog honderdduizenden andere sterren waarbij we om de 10 minuten meten. 

Die schaalvergroting is mogelijk omdat PLATO heel wat meer telescopen aan boord heeft in vergelijking met Kepler die één telescoop had en TESS die er drie heeft. Bij PLATO hebben we er 24 op één platform, en dan nog twee extra om de satelliet te stabiliseren, waardoor we in comfortabele omstandigheden een veel groter beeldveld kunnen observeren. De prioriteit ligt daarbij niet op een veel hogere precisie, want de telescopen op zich zijn niet zo groot, maar het gaat ons veeleer om het veel grotere aantal sterren die we met een veel grotere frequentie kunnen meten.

En alles verloopt volgens plan?

Ja, we gaan zelfs te vroeg klaar zijn in de zin dat de hele satelliet nu (n.v.d.r. begin december 2025)  gemonteerd is in de cleanroom van ESA in Nederland.

Wat volgt is een testcampagne die verschillende maanden in beslag zal nemen. Er zitten in PLATO heel veel kleine onderdelen en die gaan tijdens trillings- en akoestische tests onderworpen worden aan intense schokken en geluidsbombardementen. Dat geldt zeker ook voor de 26 camera’s die elk op zich feilloos moeten werken, maar ze moeten ook perfect gealigneerd naar hetzelfde beeldveld kijken. Die moeten ook alle testen doorstaan.

Tot nu toe zijn de testen die al uitgevoerd werden heel positief. Af en toe is er iets dat niet werkt zoals het hoort, maar dat is normaal. Dan moet een klein onderdeeltje terug getest worden, terug gemonteerd worden, eventueel opnieuw gemaakt worden. Maar tot nog toe zijn er geen grote verrassingen of tegenvallers geweest.

Daarna zal PLATO geplaatst worden in de reusachtige vacuümkamer van ESA om te checken of het ruimtetuig goed blijft functioneren in de extreem koude en lege ruimte. En als alles blijft goed gaan zal de testcampagne waarschijnlijk rond de zomer van 2026 afgelopen zijn. In oktober wordt PLATO getransporteerd naar de ESA-lanceerbasis in Kourou in Frans-Guyana. En daar zal de ruimtesonde dan zorgvuldig gemonteerd worden aan boord van een Ariane 6-raket. Er is een wachtlijst van ruimtetuigen om gelanceerd te worden, maar normaliter zal PLATO begin 2027 naar zijn bestemming in de ruimte vertrekken.

Sowieso is de kans altijd heel klein dat het project dat je voorstelt effectief geselecteerd en uiteindelijk gerealiseerd wordt. Er is immers zoveel concurrentie van andere projecten en de budgetten waarover de ruimtevaartagentschappen beschikken zijn beperkt.

Maar in februari 2014 kregen we groen licht: PLATO werd geselecteerd in het kader van ESA’s Cosmic Vision 2015-2025 plan, het werk kon beginnen. En dat is een werk van lange adem, we zijn er al meer dan tien jaar aan bezig. PLATO is natuurlijk geen toestel dat je kant en klaar in de supermarkt voor satellieten kan gaan afhalen, er komt onwaarschijnlijk veel bij kijken om alles klaar te krijgen. Maar nu is het bijna zover, en dat is heel fijn. Ik heb altijd gezegd: voor ik met pensioen ga zou ik toch graag resultaten zien op basis van data die PLATO heeft binnengehaald. En als alles verder positief blijft evolueren zoals nu gaat dat lukken.

Waar komt PLATO terecht na de lancering?

Die gaat naar het Lagrangepunt L2, dat is een plek aan de tegenovergestelde kant van de Zon in de schaduw van de Aarde waar ook andere satellieten zoals James Webb, Gaia en Euclid zich bevinden.

Dat is de zogenaamde cruising phase van enkele maanden om de satelliet op de gewenste plek te parkeren. Dan komt de commissioning phase, waarbij alle onderdelen één voor één getest worden om te zien of ze goed werken en dan stilaan alles gecoördineerd doen functioneren. Dat zijn heel intense weken voor de ingenieurs bij ESA en bij de verschillende wetenschappelijke partners. Er worden natuurlijk veel testen uitgevoerd in het labo, maar na de lancering in de ruimte is dat toch anders en je kan nooit volledig voorspellen hoe alles daar zal verlopen. Na de lancering is dat typisch een periode van een zestal maanden. Als alles zonder al te veel complicaties werkt duurt het misschien wat minder lang en kunnen we eerder met de wetenschappelijke metingen beginnen.

Het is dus inderdaad een heel traject, het boeiendste daaraan is dat het enkel maar mogelijk is via de intense samenwerking van een uitgebreid en internationaal trans disciplinair team. Dat gaat van ingenieurs tot wetenschappers, asteroseismologen zoals ik of exoplanetenexperten en alles wat daar tussen zit van specialisten op het vlak van data-analyse, softwareontwikkeling, enzovoort.

Tegenwoordig kan je ook niet meer zonder de zogenaamde machine learning algorithms. Dat zijn regels en statistische technieken die computers trainen om op basis van grote datasets patronen in data te herkennen zonder expliciet geprogrammeerd te worden. Daardoor kunnen wij de analyses van de heel grote datasets die we vanuit de ruimte binnenkrijgen enorm versnellen en verbeteren. Zo zit ook in ons team een klein groepje computerwetenschappers die dat voor PLATO volop aan het ontwikkelen zijn. Sommigen komen vanuit de computerwetenschappen en leren dan het nodige op het vlak van astrofysica om lichtkrommes en dergelijke te kunnen analyseren, anderen zijn astrofysici die zich specialiseren in artificiële intelligentie, en die samenwerking zorgt voor interessante kruisbestuivingen.   

We weten al sinds ruim een eeuw dat het werkingsprincipe van sterren kernfusie is en er bestaan modellen over het inwendige van sterren, maar hoeveel beter is onze kennis geworden dankzij de asteroseismologie?

Voor sterrenmodellen is er sinds het ontstaan van computers een enorme boost geweest. En ons onderzoeksdomein heeft daar ook een heel belangrijke rol in gespeeld.

Als we naar sterren kijken, zien we enkel maar het licht van de buitenkant ervan. Maar sinds een twintigtal jaar kunnen we ineens wel binnenin kijken, want we hebben een meetinstrument gevonden, namelijk de sterbevingen, om de fysica te toetsen die zich in het inwendige afspeelt. En de grote onbekende in die context was niet zozeer de kernfysica, die is vrij goed begrepen, maar wel hoe dat het gas in het sterinwendige beweegt en ronddraait, daar wisten wij eigenlijk niets van. Als je een momentopname doet, kan je onmogelijk de sterbevingen zien. Bovendien hebben de klassieke metingen niet de precisie die nodig is voor seismologie. Voor de Zon kan je op basis van de vlekken die op het zonsoppervlak te zien zijn afleiden hoe lang een zonnerotatie duurt. Dat gaat niet bepaald snel: aan de zonne-evenaar duurt dat ongeveer 24 à 25 aardse dagen en aan de poolgebieden meer dan 30 dagen. Dat noemen we differentiële rotatie. En gemiddeld komt dat op zowat 27 dagen. Maar wat we aan de buitenkant van de Zon zien zegt helemaal niets over de bewegingen en draaiingen van het gas binnenin. En de leeftijd van een ster wordt vooral bepaald door de chemische vermenging in het inwendige. Want draaiing geeft vermenging van alle individuele bouwstoffen die erin zitten. Hoe meer alles vermengd raakt, hoe langer de ster kan leven. Dankzij de seismologie van sterren is aan het licht gekomen dat we er op dat vlak maar liefst een factor 100 naast zaten… 

Het Leuvense Instituut voor Sterrenkunde speelde een belangrijke rol bij het verwerven van deze nieuwe inzichten?

Zeker weten. Het was in 2012 dat één van mijn doctoraatstudenten op basis van de metingen voor het eerst kon aantonen dat de draaiing binnenin de onderzochte ster anders verloopt dan voorspeld door de modellen die we al dertig jaar gebruikten. Intussen hebben we datzelfde voor vele duizenden sterren kunnen opmeten. Dat is eigenlijk toch wel de grootste doorbraak van de asteroseismologie.

Artistieke impressie van een rode reuzenster met complexe inwendige magnetische velden die de bewegende gasmassa's beïnvloeden

Copyright afbeelding: Rafael A. García (SAp CEA), Kyle Augustson (HAO), Jim Fuller (Caltech) & Gabriel Pérez (SMM, IAC), Photograph from AIA/SDO

En nu zijn we dagelijks bezig om die modellen nog te verbeteren. Want meten dat ze fout zijn is één ding, maar weten hoe je ze dan kan verbeteren is een heel andere kwestie. Dat is een langetermijnproces, maar er wordt door meerdere onderzoeksgroepen volop intensief aan gewerkt omdat de asteroseismologie zoveel potentieel heeft. Ik noem dat een renaissance van de sterrenkunde, gefocust op het inwendige van sterren. De computermodellen in de astrofysica zijn gesofisticeerd, maar die berekenen natuurlijk wat je er als gekende fysica instopt. En als die fysica fout of onnauwkeurig is, moet je eerst theoretische kennis opdoen om tot betere inzichten te komen. Die wisselwerking is nu aan de gang en dat gaat nog zeker een tiental jaar duren om daar beter zicht op te krijgen.

De draaiing van het gas in het sterinwendige was de hoofdbrok als onbekende parameter. Momenteel beginnen we magneetvelden diep in de sterren te ontdekken. De eerste rechtstreekse meting daarvan via oscillaties is er gekomen in 2022, dus heel recent nog maar. En nu beginnen we dat voor meerdere sterren en andere soorten sterren te ontdekken.

Onlangs verscheen een artikel van drie van mijn doctoraatsstudenten, ik sta daar dan bij vermeld als supervisor, en die uitstekende samenwerking van ons team maakt mij zo trots. Het gaat over de eerste rechtstreeks meting van een intern magneetveld dat in een zware blauwe ster werd waargenomen. Die ster is op weg om supernova te worden. Als je een magneetveld hebt en een draaiing, dan verlopen en evolueren het energietransport en de draai-impuls anders dan wanneer er geen magneetveld is. Het is fantastisch om zoiets te ontdekken, en die jonge doctorandi zijn super enthousiast om dat nu theoretisch verder te gaan uitspitten. En te gaan zoeken of er meer van dat soort gevallen te vinden zijn. We hebben dit nu gevonden bij één enkele ster, maar het kan altijd een uitzondering zijn. Daarom gaan we zoeken naar meer soortgelijke gevallen. En dan komen we weer uit bij de artificiële intelligentie. Want we kennen nu het signaal in die ene ster, we weten ongeveer waarnaar we moeten zoeken. En dan kunnen we AI trainen, net zoals wij onze eigen hersenen trainen, om in de vele gegevens van Kepler en Gaia te gaan zoeken naar overeenkomstige patronen. 

Een keer dat je weet waarnaar je op zoek bent is het gemakkelijk om daarvoor beroep te doen op artificiële intelligentie, maar je moet dus wel eerst weten wat je zoekt en waarom. Dat is het theoretische gedeelte, en dat is veel moeilijker. Dat kan AI niet doen voor ons, dat moeten onze eigen hersenen presteren. Maar die wisselwerking tussen ons menselijk brein en AI is wel heel boeiend.

En wat is de volgende stap in jullie onderzoek?

Wat we graag ook zouden willen ontginnen is seismologie van binaire sterren. Tot nog toe hebben we al mooie stappen gezet op het vlak van seismologie voor enkelvoudige sterren, en we hebben onze modellen al aanzienlijk kunnen verbeteren. Maar de helft van de sterren, en zeker de zware sterren, hebben bijna allemaal een begeleider, het zijn dubbelsterren. En in dat geval is er een extra kracht in het spel: de getijdenkracht. Bijgevolg moet er in de wiskundige modellen die we voor het sterinwendige van die dubbelsterren ontwikkelen rekening worden gehouden met die extra kracht. En dat is simpel gezegd, maar dat is helemaal niet simpel om dat effectief helemaal door te rekenen. Dat zijn onze ambities, maar de eerlijkheid gebied mij te zeggen dat we op dat vlak momenteel nog nergens staan. 

Af en toe duiken er berichten op waarin gesteld wordt dat het standaardmodel dat aan de basis ligt van al wat we kennen en beschrijven in het heelal in crisis is. Onlangs verscheen er een studie die poneert dat het bestaan van donkere energie misschien een foute aanname is op basis van een verkeerde inschatting van de helderheden van supernovae van type 1A in het verre heelal. Daveren de fundamenten van de sterrenkunde en de natuurkunde dan niet?

Inderdaad. Maar dan zitten we op het domein van de theoretische natuurkunde en de kosmologie. In de seismologie van sterren kunnen we alles redelijk newtoniaans behandelen. De relativiteitstheorie en de deeltjesfysica zijn in die context op zich goed begrepen. En ook de nucleaire fysica. Dankzij de chemische fysici hebben we een goed zicht op de omstandigheden van hoe de energieopwekking in sterren werkt. En dankzij de asteroseismologie kunnen we ook heel wat te weten komen over de rotatie, de magnetische krachten en de getijdenkrachten in het sterinwendige. Dus voor de opbouw van betrouwbare stermodellen zit het wel goed. Als je het heelal bestudeert, dan moet je wel een standaardmodel hebben dat sluitend functioneert. En op het terrein van de kosmologie zitten we met heel wat parameters die onvoldoende gekend en begrepen zijn.

We snappen goed hoe de fotonen die gemaakt worden in sterren zich verplaatsen doorheen de materie van een ster. De materiedeeltjes in een ster verplaatsen zich doorgaans met snelheden die ver van de lichtsnelheid blijven, en dus kunnen we beroep doen op de klassieke mechanica. Dat geldt niet voor alle omstandigheden en alle omgevingen in een ster, maar om die omstandigheden en omgevingen te begrijpen is de kwantummechanica wel ver genoeg ontwikkeld.

Het zijn de macroscopische gasbewegingen waar we geen metingen over hadden, maar die komen nu binnen dankzij de trillingen en de golven die deze opwekken. Ons onderzoek gaat over de klassieke fysica van beweging, de thermodynamica van het gas en de chemische vermenging van het gas in de sterren. En op dat vlak valt er nog veel te bestuderen en te ontdekken.

Conclusie? Er is nog veel werk aan de winkel, en er zijn dus veel sterrenkundigen nodig.

Ja, ik zeg altijd: er zijn veel meer sterren waarvan we seismologische metingen hebben dan astronomen om ze te interpreteren. Dus bang om zonder werk te vallen zijn wij zeker niet ;-)

Jij bent ook nauw betrokken bij het project BlackGEM.

Ja, dan verplaatsen we onze focus naar de Radboud Universiteit in Nijmegen, daar ben ik hoofd van de onderzoeksgroep asteroseismologie.  

BlackGEM maakt deel uit van het ESO-observatorium op La Silla?

Inderdaad. BlackGEM bestaat uit drie 65 cm telescopen die speciaal ontworpen zijn om optische opvolgingsmetingen te doen van gravitatiegolfbronnen die door LIGO en Virgo, de grote detectoren in respectievelijk de VS en Italië, waargenomen zijn. 

Die gravitatiegolven ontstaan door bijvoorbeeld het samensmelten van twee zwarte gaten. Maar voor het zwarte gaten werden, waren dat natuurlijk sterren en dat koppelt mij terug aan die getijdenseismologie. Als het gaat om neutronensterren, dan zijn die waar te nemen in zichtbaar licht en zeker in röntgenstralen.

BlackGEM is ontworpen om zo snel mogelijk, vanaf het moment dat er een trigger is, richting dat object te bewegen en te proberen te detecteren waar dat signaal vandaan komt. Momenteel zijn er nog niet veel van dergelijke triggers, maar BlackGEM is intussen volop bezig de zuidelijke sterrenhemel in verschillende kleurenbanden op te meten en in kaart te brengen om later, als er effectief een trigger komt, te kunnen achterhalen om welk object het gaat. 

BlackGEM is trouwens op en top artificial intelligence en machine learning. In de gegevens die BlackGEM oplevert proberen wij variabele sterren te ontdekken van de zestiende magnitude of nog zwakker, dus sterren die voor amateursterrenkundigen toch wel aan of over de rand zijn voor wat voor hen nog kan waargenomen worden. Dat project loopt intussen al even en we komen nu geleidelijk in het stadium dat het mogelijk wordt om er wetenschap mee te doen. 

Het BlackGEM-team is gespecialiseerd in compacte dubbelsterren, maar wij doen de algemene variabiliteit over de hemel en vergelijken dan de BlackGEM-gegevens met de Gaia-gegevens.

Het ESA-ruimtevaartproject Gaia was tot maart 2025 operationeel en had tot doel de posities, afstanden en bewegingen van sterren en zelfs exoplaneten met extreme precisie te meten.

Die grondgegevens voegen we dan toe aan de seismologische gegevens. Doorgaans zijn de gegevens van Gaia en BlackGEM niet nauwkeurig genoeg om rechtstreeks bij te dragen aan ons seismologisch onderzoek, maar toch helpen ze om beter zicht te krijgen op wat voor soort sterren het gaat.

Wij in Leuven zijn niet de hoofdpartner van BlackGEM, dat is de Radboud Universiteit, maar het gaat om een internationaal consortium, waarbij bijvoorbeeld ook wetenschappers die supernovae willen ontdekken en opvolgen betrokken zijn. 

La Silla werd zo'n beetje oneerbiedig een telescopenkerkhof genoemd, maar dat is toch helemaal niet terecht?

Ten onrechte. Het is zeker zo dat op de Paranal de blikvangers van ESO te vinden zijn, daar staan immers de grote VLT-telescopen. Maar voor wat BlackGEM wil doen heb je geen reuzentelescoop nodig, wel een omgeving waar het geschikt is om heel goede waarnemingen te doen met gespecialiseerde camera's die verschillende kleuren kunnen meten.

Het is wel zo dat de kleinere telescopen op La Silla staan. Dat komt omdat ESO in 1973 toen men daar een observatorium is beginnen bouwen nog geen grote telescopen kon construeren. Maar voor vele soorten onderzoek heb je geen grote telescopen nodig. Voor ons onderzoek hebben wij vooral waarnemingen nodig gedurende een langere tijd, en dat is wat we perfect op La Silla kunnen realiseren.  

Toen ik doctoraatstudent was en op La Silla metingen ging doen, trok ik daar op missie voor weken naartoe. Ik vond dat fantastisch. Het was er ook zo mooi in die droge woestijn. In die tijd ging het daar ook helemaal anders aan toe dan nu. Toen ik daar was om mijn eerste metingen te doen moest ik zelf de ladder op om door het oculair de ster in het diafragma te zetten. Tegenwoordig verloopt bijna alles daar computergestuurd, en in mijn ogen is er daardoor wel een stuk charme weggevallen.  

De verschillende sites van ESO in Chili hebben elk hun eigenheid, er is nagedacht waarom bepaalde telescopen met die specifieke instrumenten op die locatie  staan, en alles wordt verder geoptimaliseerd met onderzoekers, technisch personeel, enzovoort. Bij de grotere instrumenten heb je meer operatoren nodig. En zo komt het dat de mensen die bij ESO betrokken zijn verdeeld zijn over meerdere sites. Vroeger was er alleen maar La Silla, dat was oorspronkelijk een klein dorpje van enkele tientallen bewoners. Alles van ESO zat daar toen op die plek, en dat zorgde toch voor een gevoel van gezelligheid en samenhorigheid. Tegenwoordig is dat veel minder het geval.

ESO-telescopensite La Silla in Chili - Copyright afbeelding: ESO

Wij krijgen van onze bezoekers al wel eens de vraag waarom er zoveel geld geïnvesteerd wordt in grote telescopen op hoge bergtoppen aan de andere kant van de wereld of in telescopen die we de ruimte insturen.

Dat is absoluut zeker goed geïnvesteerd geld. Het gaat om heel geavanceerde technologische ontwikkelingen voor bedrijven. Daarbij hebben we het niet alleen over hardware technologische ontwikkeling, maar ook wat betreft software. En dat genereert op het einde van de rit altijd enorme winsten. Dat geldt trouwens ook voor algemeen fundamenteel onderzoek. De European Research Council heeft daar mooie getallen over: elke euro die je investeert in wetenschappelijk onderzoek brengt minstens drie euro op en meestal vijf euro. Als je het alleen puur economisch bekijkt is dat op zich al een geweldige investering.

Maar je moet dat natuurlijk bekijken over een ietwat langere termijn, en politici hebben doorgaans niet zoveel geduld als wetenschappers, want zij tellen in de eerste plaats in regeringstermijnen.

De Vlaamse regering spreekt anders wel met veel enthousiasme over de Einstein Telescope.

Inderdaad, de Vlaamse regering staat zeker positief ten opzichte van onderzoek en innovatie. Onderzoek en innovatie zijn onlosmakelijk met mekaar verbonden, want om te kunnen innoveren moet je technologisch bijna klaar bent met je onderzoek en ontwikkeling, dan kan je er producten van maken. Dat kunnen software of hardware producten zijn.

Je begint bij het begin met je onderzoeksvraag, dan zit je aan TRL nul. TRL staat voor Technological Readiness Level. Bij je originele vraag is het vooral jouw nieuwsgierigheid die speelt, en niet je bekommernis wat het binnen dertig jaar kan opleveren voor industrie en maatschappij. Maar via allerlei tussenschakels kom je daar wel uit, en zo gaan uiteindelijk fundamenteel onderzoek en het toegepast onderzoek hand in hand.

Met de Einstein Telescope kan je natuurlijk fantastische wetenschap doen, maar de beleidsmakers zijn vooral ook geïnteresseerd in wat dit project kan betekenen op gebied van reconversie voor de hele regio. Wat zal het ons opbrengen qua werkgelegenheid en investeringen? We moeten ook voldoende STEM-gediplomeerden hebben om het project draaiende te houden. Zal het ook ten goede komen van de man en de vrouw in de straat? En de balans zal overwegend heel positief zijn aan het einde van de rit. Maar het is een project van lange adem, de Einstein Telescope zal morgen nog niet klaar zijn. Duimen dus maar dat men als locatie effectief voor de regio van het drielandenpunt kiest

Bij PLATO heeft dat alles ook meer dan twintig jaar geduurd, maar de satelliet is nu klaar en heeft intussen zoveel spin-offs opgeleverd. Daar mogen we dus heel tevreden over zijn. 

>>>Wordt vervolgd<<<

Wegens enige effecten van kwantumtunneling en tijddilatatie zal de rest van de tekst pas tegen 31 maart klaar zijn...

Tekst: Francis Meeus, januari 2026