‘We zijn stelsels rond de Melkweg kwijt’

Amina Helmi Hoogleraar Sterrenkunde De Groningse hoogleraar Amina Helmi analyseert de gegevens van onderzoekssatelliet Gaia. „Een sterrenstelsel is geen heelaleiland.”

Amina Helmi: „Er bewegen veel minder sterrenstelsels om onze Melkweg dan kosmologische modellen voorspellen.” Foto Sake Elzinga

Tegen het einde van de middagpauze ligt het labyrintische gangenstelsel van het Kapteyn Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen er wat stilletjes bij. Ik heb een afspraak met professor Amina Helmi, maar tref haar werkkamer verlaten aan. Gezien het tijdstip loop ik even door naar de koffiehoek. Zo ver kom ik niet: een breed glimlachende Helmi loopt me al tegemoet. Of ze een beetje rustig heeft kunnen lunchen, vraag ik. „Rustig? Aan rust kom ik hier echt niet meer toe”, antwoordt ze vrolijk.

Het zijn drukke tijden voor Helmi, die leiding geeft aan een team dat de recent vrijgegeven gegevens van de Europese onderzoekssatelliet Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) analyseert. Gaia is een eind 2013 gelanceerde satelliet die onder meer de posities, afstanden en snelheden van meer dan een miljard sterren meet. Deze gegevens worden gebruikt om meer te weten te komen over het ontstaan en de evolutie van ons Melkwegstelsel.

Helmi geniet zichtbaar van de enorme wetenschappelijke oogst van Gaia. Stukje bij beetje – of beter gezegd: paper voor paper – werkt ze aan de oplossing van enkele hardnekkige vraagstukken omtrent ons Melkwegstelsel. Daarvoor zit ze op de juiste plek. Haar instituut is vernoemd naar de Nederlandse sterrenkundige Jacobus Kapteyn (1851-1922), een internationaal vermaard pionier op het gebied van het Melkwegonderzoek.

Hoe ziet uw werkdag eruit?

„Dat hangt er een beetje van af of ik college moet geven of niet. Maar eigenlijk begint mijn werkdag thuis al. Meestal sta ik om een uur of zeven op en drink ik een kop koffie om wakker te worden. En dan neem ik de lijst van nieuwe voorpublicaties op arXiv door om te kijken of daar iets interessants tussen zit. Dan weet ik meteen een beetje waar ik aan toe ben.

„Tegen half tien ben ik hier. Meestal heb ik dan gesprekken met mijn studenten of postdocs. Voor allemaal geldt dat ze een uurtje in de week op mijn volledige aandacht kunnen rekenen. Ik vind dat heel belangrijk, al ben je als begeleider soms wel een beetje slaaf van je studenten.”

Hoe bent u als Argentijnse eigenlijk in Nederland terechtgekomen?

„Daar zijn twee redenen voor. De ene is dat mijn moeder oorspronkelijk uit Nederland komt. Daardoor heb ik een Nederlands paspoort en had ik hier ook nog familie. Ik dacht dat de overstap naar Nederland makkelijk zou zijn. Ik sprak de taal weliswaar niet zo goed, maar ik begreep wel wat er gezegd werd. Dat hielp zeker, maar het was toch een hele overgang.

„De andere reden was dat Nederland heel hoog aangeschreven staat in de sterrenkunde. Ik kwam hier in 1996 voor het eerst om in Leiden te promoveren. Aansluitend ben ik nog teruggegaan naar Argentinië, maar het land was in crisis en maakte hetzelfde door als Venezuela nu.

„Na een paar jaar in Duitsland te hebben gewerkt, kreeg ik een baan in Utrecht. Daar bleef ik maar een jaar, omdat ik ondertussen ook het aanbod kreeg om als assistant professor in Groningen te komen werken. Dat ging toen allemaal heel vlug.”

Daarmee trad u dus in de voetsporen van Jacobus Kapteyn, die naam maakte met zijn onderzoek van de Melkweg – het thema van uw eigen proefschrift …

„Ja, grappig is dat. Ik heb me afgevraagd waarom mensen het zo interessant vinden wat ik doe. En ik denk dat het ’m zit in het feit dat ik het traditionele astrometrische onderzoek van onze Melkweg – dat op zich heel saai kan zijn – heb gekoppeld aan de kosmologie, het onderzoek van het ontstaan van ons heelal. En dat deed ik op een moment dat de kosmologie steeds belangrijker werd om te kunnen begrijpen hoe sterrenstelsels evolueren. Zo is de ‘galactische archeologie’ ontstaan, waar mensen opeens zo opgewonden over zijn.”

Welke betekenis heeft ons Melkwegstelsel dan voor de kosmologie?

„Om een voorbeeld te geven: toen ik begon, werd de leeftijd van het heelal onder meer bepaald door naar bolvormige sterrenhopen te kijken. Leeftijdsbepalingen zijn alleen mogelijk voor nabije bolhopen zoals die in de Melkweg voorkomen. Zo kom je te weten hoe oud het heelal minimaal moet zijn. Dat is ook een vorm van kosmologie. Het onderzoek van nabije sterren levert zoveel betere data op, dat je daarmee ook grote kosmologische vraagstukken kunt gaan aanpakken. Een van die vraagstukken is het missing satellite problem – het gegeven dat er veel minder kleine sterrenstelsels om onze Melkweg bewegen dan de kosmologische modellen voorspellen. Het zijn er maar enkele tientallen, terwijl dat er volgens de simulaties honderdduizend moeten zijn.

„Dat is echt een probleem en de implicaties ervan kunnen heel groot zijn – zeker als het gaat om de donkere materie. Misschien blijkt straks wel dat er toch honderdduizend satellietstelseltjes zijn, maar dat die voornamelijk uit donkere materie bestaan. Dat zou je in principe kunnen afleiden uit de bewegingen sterren in de halo van ons Melkwegstelsel. Bij verre sterrenstelsels lukt dat niet.”

Gaat Gaia alle openstaande problemen oplossen?

„Als ik naar mijn eigen onderzoek kijk, heb ik wel het gevoel dat Gaia heel veel gaat oplossen. Ik ben vooral geïnteresseerd in wat de geschiedenis van de Melkweg is en hoe het zit met de donkere materie.

„Van die geschiedenis beginnen we al een aardig beeld te krijgen. Lang heeft het idee bestaan dat sterrenstelsels op zichzelf staande ‘heelaleilanden’ zijn, maar nu blijkt dat onze Melkweg heel gevoelig is voor interacties met andere stelseltjes. De schijf van sterren waartoe onze zon behoort vertoont daardoor heel veel structuur. We moeten dus helemaal af van het idee dat de Melkweg een systeem in evenwicht is, dat in alle rust evolueert. Het is echt een dynamisch systeem. En dat betekent dat we nieuwe methoden moeten ontwikkelen om de data te kunnen begrijpen.

„De kwestie van de donkere materie heeft wat meer tijd nodig, denk ik. Daartoe moeten we, aan de hand van de bewegingen van de sterren, het krachtveld om de Melkweg in kaart brengen. Op die manier kun je bepalen of er echt zoiets als donkere materie bestaat of dat we onze zwaartekrachttheorie moeten aanpassen.

„Je kunt trouwens nog veel meer projecten bedenken die gebruikmaken van Gaia-data. Maar het ontbreekt gewoon aan menskracht. In mijn eigen groep zijn we maar met ons tienen. Het is jammer dat je dan soms niet genoeg tijd hebt om de dingen goed uit te werken. Soms zou je willen dat je een paar maanden aan een paper kunt ‘knutselen’ in plaats van twee weken. Nu zijn de papers die verschijnen vaak wel erg kort. Anderzijds is het belangrijk om je informatie ook zo snel mogelijk met anderen te delen, zodat je kunt leren van elkaar. De druk om de eerste te willen zijn, de druk om te publiceren, heeft dus ook zijn nut.”

    • Eddy Echternach