Oratie text Prof. dr. H.J. van Langevelde
Leiden University, 28 February 2014
Dutch and English
Helderheid; brightness and transparency in radio astronomy
Mijnheer de rector, geachte collega's, beste vrienden,
In het spel ‘Reis door de Benelux' dat ik met mijn zusje en broertje speelde eind jaren zeventig, was het slecht nieuws als je in Dwingeloo verzeild raakte. Daar moest je een beurt overslaan omdat je ‘door het geruis van de radiotelescoop' in slaap zou zijn gevallen. Naast het feit dat het volgens mij juist goed nieuws is als je in Dwingeloo verzeild raakt, wil ik nu ook stilstaan bij de wetenschappelijk, technische achtergrond van het gegeven hier: "geruis van de telescoop"? Ik vond dat als kind al onbegrijpelijk en ik kan nu dan met gezag zeggen dat het ook onzin is. Er werd namelijk niet bedoeld dat de radiotelescoop zoemde van bedrijvigheid, maar ik denk dat er werd gerefereerd aan het idee dat je met de radiotelescoop de ruis van de sterren kon horen. Dat is natuurlijk onzin.
Wij kunnen de sterren niet horen, we kunnen wel eventueel de radiostraling omzetten in een geluidssignaal wat we zelden doen, maar verder is dit een voorbeeld van wat Pratchett, Stewart & Cohen in ‘The science of Discworld' een ‘lie to children' noemen, een vereenvoudiging om iets uit te leggen, maar ik vraag me af of zo'n verkeerde metafoor ons begrip van wat er werkelijk te ontdekken is met radiosterrenkunde niet in de weg staat. Ik wil vandaag helder zijn over wat mijn vak is, wat we doen, maar het ook hebben over hoe het georganiseerd is.
This is why part of this lecture will be in English. I realise that although explaining the science of Galactic radio astronomy must be in the local language there is also a part of this lecture on transparency that should be in the language of science and in particular my home institute JIVE. I will now continue with the Dutch part.
Galactische radiostraling
De universiteit heeft mij aangesteld om me bezig te houden met Galactische radiosterrenkunde, het gaat hier om de sterrenkunde van de Melkweg en wat daarvan met radiotelescopen te zien is.
De Melkweg -wij zitten er midden in- is een verzameling van minstens honderd miljard sterren, bij elkaar gehouden door hun eigen zwaartekracht en de zwaartekracht van onzichtbare donkere materie. We noemen dat een sterrenstelsel. De zon is één van die sterren, en onze planeet Aarde draait daar weer zijn rondjes om. De grootte aangeven van de Melkweg gaat moeilijk in meters, secondes en kilogrammen. We gebruiken meestal de maat van ons zonnestelsel als maat voor andere sterren. Sterren met dezelfde grootte als onze zon, van 1 zonsmassa, zijn vrij gewone sterren. De afstand van de aarde tot de zon noemen wij een Astronomische Eenheid. En ons rondje om de zon een jaar. De sterren staan lichtjaren uit elkaar, de afstand waar het licht een jaar over doet. Een lichtjaar is 233,000 astronomische eenheden, wat betekent dat als je de baan van Neptunus (30x verder van de zon dan de aarde) passeert, je 0.01% van de afstand hebt afgelegd naar de meest nabije ster, als je tenminste precies de goede kant op bent vertrokken.
De sterren in de Melkweg draaien ook weer, waarbij een ster als de zon ongeveer 260 miljoen jaar over een rondje doet. Maar niet alle sterren doen mee aan dezelfde patronen. In zogenaamde spiraalarmen worden nog jonge sterren geboren en er zijn oude sterren die bijna niet meer in staat zijn licht te produceren. Naast al die gewone sterren zijn er in de Melkweg talloze exotische dingen waar te nemen: pulsars, planetaire nevels, andere gas- en stofwolken, bijvoorbeeld van supernova's, magneetvelden en zwarte gaten, eigenlijk te veel om uit te leggen.
Het duizelt u vast wel van al die informatie. En u denkt wellicht: "fascinerend, hoe kan ik dat bevatten?" Of misschien denkt u wel "wat heb ik daar aan dat ik dat weet?" Wat heeft de mensheid eraan? Misschien kunt u de informatie opslaan en misschien kunt u daarmee ooit een vraag beantwoorden bij de ‘slimste mens' of een andere quiz. Maar dat is natuurlijk niet waar het om gaat in de wetenschap. Ik vind u veel slimmer als u zich afvraagt: "hoe weten we dat?" Dat is de essentie.
Hoe we die dingen weten over de Melkweg is niet één twee drie helder. En dat komt omdat de Melkweg niet zo transparant is. Je kan de sterren in onze directe omgeving tellen en dan proberen te schatten hoe groot de Melkweg is; hoever wij van het centrum zijn en hoever van de rand. Toen sterrenkundigen begin vorige eeuw nog niet wisten dat het heelal vol was met sterrenstelsels, en geen weet hadden van de vorm van ons sterrenstelsel, was dat heel lastig.
Historisch perspectief
Nederlandse sterrenkundigen zoals Kapteyn en Oort, verrichtten zo'n 100 jaar geleden pionierswerk aan dit probleem. Door sterren te tellen kwamen zij erachter dat er een middelpunt van de Melkweg was in de richting van het sterrenbeeld de Boogschutter. Gecombineerd met de eerste metingen aan de sterren in andere sterrenstelsels was het mogelijk om de grootte van de Melkweg te schatten. Het was daarbij wel moeilijk er achter te komen wat voor vorm ons sterrenstelsel had, bijvoorbeeld of het ook spiraalarmen had.
Vóór de tweede wereldoorlog werden de meest belangwekkende metingen voor dit werk gedaan met grote sterrenkijkers in Amerika. Het was niet langer mogelijk om vanuit Leiden, of zelfs Nederland, competitieve, observationele sterrenkunde te doen. Je kan klagen over het weer, of iets anders gaan doen: radiosterrenkunde bijvoorbeeld, toen een nieuwigheid, bestudeerd door ingenieurs die het internationale radioverkeer probeerden te verbeteren, en waarvoor in oorlog nieuwe technieken werden ontwikkeld.
Wat is radiostraling? Radiostraling is hetzelfde verschijnsel als gewoon licht, maar dan veel minder energierijk, een miljoen keer langere golflengte zeggen we dan. Onze lokale ster, de zon, is zo heet dat zij het meeste energie uitstraalt als geel licht, maar het is ook een bron van radiostraling. Voor het licht van de zon, maar ook voor veel van deze radiostraling is onze atmosfeer transparant. Daarom is het ook geschikt om in radiogolven muziek en nieuws (bijvoorbeeld overmorgen dat Feyenoord heeft gescoord) te coderen en door te sturen naar ontvangers, die er weer muziek en goed nieuws van kunnen maken. Want mensen hebben geen radio-oren, zelfs geen radio-ogen. Je hebt daarvoor een antenne nodig en die moet behoorlijk groot zijn, groter dan de golflengte, om te weten waar de radiostraling vandaan komt. Bij de Dwingeloo telescoop bundelt de schotel de straling, die in de antenne, die ervoor hangt, geregistreerd wordt.
Nu ga ik proberen u uit te leggen hoe atomen en moleculen tussen de sterren radiostraling produceren. Er komt uit de Melkweg ook straling van hete plasma's, vaak onder invloed van magneetvelden, maar ik houd me meestal bezig met de koelere wolken tussen de sterren, waar we aan kunnen meten omdat de atomen en moleculen er op specifieke golflengtes stralen. Eén van de belangrijkste wapenfeiten in de geschiedenis van deze universiteit is ongetwijfeld de voorspelling door Van de Hulst en Oort dat atomaire waterstof tussen de sterren radiostraling met een golflengte van 21cm zou moeten uitzenden. Als je een gevoelige radio-ontvanger precies op die golflengte kan afstellen kan je radiostraling detecteren van de gezamenlijke waterstofatomen tussen de sterren. Dan kan je met de Dwingeloo telescoop meten hoeveel waterstof er is in de Melkweg.
De exacte golflengte van die straling hangt trouwens ook nog af van de snelheid van het gas naar je toe of van je af. Dat komt door het zogenaamde Doppler effect. Dit effect wordt meestal uitgelegd door te refereren aan de verandering van de golflengte van een sirene van een naderende ambulance. Hier ga ook ík kort door de bocht want het is eigenlijk geheel niet triviaal dat het effect dat u voor geluid kent ook voor licht en radiostraling moet optreden. Maar dat geweldige Doppler effect is enorm belangrijk voor hoe wij dingen weten, omdat we de snelheid van objecten in onze gezichtslijn kunnen bepalen, ongeacht hoe ver ze van ons af zijn.
De Dwingeloo telescoop werd gebouwd met als doel om de Melkweg en zijn spiraalpatroon te meten. De schotel van 25meter diameter is nodig om straling van de Melkweg te bundelen en het zwakke signaal van al die atomen te detecteren ondanks de ongewenste ruis die er van de ontvanger zelf, de hemel en de rest van het heelal komt. De Dwingeloo telescoop ziet een stukje van de hemel dat nog behoorlijk groot is, ongeveer zo groot als een half 10 eurocent muntje aan het eind van je arm. Dat komt overeen met enkele lichtjaren tussen de sterren, precies goed om de grootschalige structuur van de Melkweg in kaart te brengen. De telescoop droeg op die manier belangrijk bij aan het begrijpen hoe hard de Melkweg draait en waar de spiraalarmen liggen. Daar kwam een kaart uit, waaruit we weten dat onze Melkweg ook spiraalarmen heeft. Inmiddels zijn er manieren waarop we dat nog beter kunnen, en daar kom ik straks aan toe.
Moleculen
Behalve het waterstofatoom zijn er ook nog heel veel moleculen tussen de sterren die radiostraling kunnen uitstralen, meestal bij iets kortere golflengtes; vandaar dat we het millimeter of submillimeter straling noemen. Op de koudste plekken tussen de sterren, kunnen atomen zich binden tot moleculen. De condities zijn wel heel anders dan hier op aarde. Hier komen de moleculen heel vaak met elkaar in botsing (miljarden keren per seconde) en bereiken ze snel een evenwichtstoestand. In de ruimte tussen de sterren werkt dit behoorlijk anders. Moleculen komen zelfs in de dichtste gebieden tussen de sterren elkaar nauwelijks tegen en dat resulteert in andere evenwichten. Dat geldt voor de chemie -welke moleculen er voorkomen-, maar ook voor de radiostraling die ze uit zenden.
Net als waterstof, dat straalt op 21cm, hebben die moleculen tussen de sterren ook speciale golflengtes, radiokleuren, die we met onze radiotelescopen kunnen proberen op te vangen. En net als bij waterstof atomen krijgen we daarvan allerlei informatie over de gaswolken tussen de sterren, over hoeveel er van een bepaald molecuul is, hoe warm het is en hoe het allemaal beweegt in onze gezichtslijn. Het blijkt dat je zelfs nog meer dingen kunt uitvogelen met de moleculen in de Melkweg, zoals de afstand naar de wolk die je bestudeert en het magneetveld ter plaatse, als je maar de goede telescoop tot je beschikking hebt.
Wij astronomen hebben inmiddels de keuze uit een heel scala aan radiotelescopen. Die zijn nodig om alle kleuren van de radiostraling te kunnen zien. De telescopen voor de allerlangste golflengtes, zoals LOFAR, zien er anders uit als de telescopen voor de kortste golflengtes. Op het plaatjes van ALMA ziet u telescopen in een groepje staan. Dat is omdat wij ze gebruiken als zogenaamde interferometers. Eén van de belangrijkste beperkingen van die grote schotelantennes is het feit dat ze niet zoveel detail kunnen onderscheiden.
Interferometrie
Omdat we de radiostraling kunnen opvangen, versterken en daarna verder verwerken, zijn we in staat hele mooie radio-interferometers te bouwen. Waar een gewone radiotelescoop een spiegel gebruikt om alle straling die binnen komt te bundelen in de feitelijke antenne, kunnen we dat hele proces ook nadoen in elektronica, nadat we de radiostraling op een paar plaatsen hebben opgevangen. Zo doet zo'n groepje telescopen een spiegel na die effectief dezelfde grootte heeft als de afstand tussen de verst uit elkaar gelegen telescopen. Dit is wel trouwens weer zo'n vergelijking die een beetje mank gaat, want dat clubje telescopen heeft wel het onderscheidend vermogen van een grote telescoop, maar zeker niet dezelfde gevoeligheid.
Met telescopen zoals Westerbork hebben we geleerd om bijna dezelfde resolutie te bereiken als een optische telescoopje. Maar het mooie is dat we het zelfs onder de knie hebben gekregen om een telescoop te maken zo groot als Europa, of als de wereld, waarmee een oplossend vermogen is te halen dat nog duizend keer beter is. Het is vrij gewoon om met de EVN, het Europese VLBI Network een resolutie te halen van 10mas. Bij hogere frequenties en als onze Chinese, Zuid-Afrikaanse partners meedoen, of als we samenwerken met het Amerikaanse Network, dan halen we zelfs 300μas.
Die resolutie, uitgedrukt in een duizendste van een 3600ste van een graad, is genoeg om een tennisbal te onderscheiden in New York. We kunnen met onze VLBI dingen onderscheiden die even groot aan de hemel lijken als 10cm op 5000km. Maar ik wil vandaag niet jokken, je kan met VLBI helemaal geen tennisballen waarnemen. Ten eerste zendt een tennisbal niet meer of minder radiostraling uit dan zijn omgeving, dus er is helemaal geen tennisbal te onderscheiden in New York, maar bovenal is de tennisbal niet helder genoeg. Vooral omdat we niet een echte telescoop hebben zo groot als Europa, maar alleen een nagemaakte telescoop, kunnen we alleen dingen onderscheiden die extreem helder zijn.
Helderheid als grootheid
Wat bedoel ik hier met helder? Oppervlaktehelderheid om precies te zijn, komt overeen met de hoeveelheid licht of straling die er van een klein stukje hemel komt. Een haardvuur produceert veel meer energie dan een gloeilamp, maar de gloeilamp is veel helderder. Behalve aan de kleur, kun je ook aan de helderheid zien dat het gloeidraadje van de lamp veel heter wordt dan het haardvuur. Wij drukken die helderheid dan ook uit in een temperatuur, wat we trouwens ook voor de kleur doen, wat allemaal een beetje verwarrend kan werken.
De helderheid is een belangrijke eigenschap van licht en alle elektromagnetische straling, die niet afhangt van hoeveel spul er straalt en hoever het weg staat. Vier lampen hebben dezelfde helderheid als 1 lamp. Je krijgt wel 4 keer zoveel licht in je telescoop, maar ze zijn samen ook 4 keer zo groot aan de hemel. Helderheid is ook niet afhankelijk van afstand. Als je één lamp drie keer zo ver weg zet, dan krijg je negen keer minder energie, maar ook van een negen keer kleiner objectje. Zolang je de lampje nog kan onderscheiden in je telescoop, oplossen zeggen wij, meet je dezelfde helderheid.
In mijn tak van sterrenkunde is het meten van de helderheid van de straling een belangrijke diagnose. Als ik kan meten hoe helder een gaswolk straalt, dan kan ik redeneren hoe die wolk straalt en met een paar logische aannames afschatten hoe het daar is.
Het blijkt dat de interferometers fantastische apparaten zijn om de helderheidseigenschappen van astronomische objecten te meten. Nog eigenlijk voor je een plaatje heb geconstrueerd, kun je al een schatting maken van de helderheid van het astronomische object dat je bestudeert. Dat komt omdat hoever de telescopen uit elkaar staan bepaalt wat de hoekmaat is van wat je kan bestuderen. Zet je de telescopen dicht bij elkaar, zoals bij ALMA, dan kun je objecten meten die een lage opervlaktehelderheid hebben en dus die vrij koel moeten zijn. Voor VLBI telescopen is het altijd zo dat je naar een helderheidstemperatuur van miljoenen graden kijkt. Het helderheids-record (uitgedrukt in temperatuur als 100.000 miljard graden) is dan ook gezet met de Russische RadioAstron telescoop, die rondjes om de aarde draait en meedoet met onze VLBI waarnemingen.
Hier heb ik de dingen wel behoorlijk gesimplificeerd. Om die gevolgtrekkingen te kunnen maken heb je allerlei formules nodig en vaak een gedetailleerd computermodel. Om van de radiosignalen die de telescopen bereiken een astronomische meting of een plaatje te maken zijn ook veel stappen nodig, eerst bij de telescoop, bij de correlator van JIVE en bij de eindgebruiker, de astronomen. Hier kan ik een semester college over geven, maar dat slaan we nu allemaal even over. Eén college is genoeg voor vandaag. Voor elk van deze stapjes is er wel een specialist van JIVE in het publiek die het u na afloop graag uit wil leggen.
Masers
Nu zullen moleculen niet gauw een miljoen graden heet worden. In een gasvlam, waar het ‘maar' duizend graden is, zijn alle moleculen al kapot. Maar zogenaamde masers kunnen wel zo helder worden. Masers zijn gebaseerd op hetzelfde principe als lasers, namelijk dat energierijke moleculen graag willen stralen bij een specifieke golflengte en dat ze dat zeker moeten als ze met precies die golflengte worden aangestraald. Als de moleculen allemaal geprepareerd worden in zo'n hoge energietoestand kun je een laser maken, die heel helder en bij één golflengte gaat stralen.
De Melkweg is een waanzinnige plek, want het blijkt dat de moleculen tussen de sterren dit ook spontaan kunnen doen. De ruimte tussen de sterren is zo leeg dat moleculen die in een hoge energietoestand raken, bijvoorbeeld door de infraroodstraling van een nabijgelegen ster, hun energie niet zo snel kwijt kunnen door botsingen met andere moleculen. Ze zijn dan gevoelig om aangestraald te worden door hun buren. Er komt een cascade van straling tot stand, net als in een laser en zo kan een koele wolk van moleculair gas een bron worden van heel heldere radiostraling.
Ik vind deze masers een geweldig fenomeen. Ten eerste is de heldere straling een baken dat aangeeft dat er in het gas tussen de sterren iets bijzonders gebeurt. Waar we een maser zien, de helderste bronnen voor onze telescopen, moet wel iets bijzonders aan de hand zijn: de moleculen zijn verstoord, er is energie over. Een nieuwe ster is geboren of een oude juist bezig met zijn zwanenzang. Ten tweede kunnen we nu ons fantastische VLBI netwerk in stelling brengen om heel precieze metingen te doen.
Ons onderzoek
Het is moeilijk om masers te gebruiken om te meten hoeveel spul, bijvoorbeeld methanol, er is tussen de sterren. Maar je kan die masers wel gebruiken voor een paar andere astrofysische trucs, waarvan ik er twee zal noemen.
Wij gebruiken de maserstraling van methanol om het magneetveld tijdens de vorming van sterren te bepalen. Het magneetveld tussen de sterren is een onbekende kracht, waarvan sommige astrofysici vermoeden dat het de definiërende kracht is die bepaald hoe zwaar sterren uiteindelijk worden als moleculaire wolken onder hun eigen gewicht instorten. Omdat we niet ter plekke kunnen komen, is het niet makkelijk om te meten hoe sterk het magneetveld is in die ingewikkelde, ondoorzichtige gebieden waar het gas zich ophoopt.
Dat kan wel met VLBI-waarnemingen, bijvoorbeeld met methanol masers. Van de methanol kunnen we ook nog het Zeeman (oorspronkelijk ook een Leidse vinding) effect meten, een extreem subtiel effect waarbij een sterk magneetveld de moleculen een klein beetje polariseert. Wij hebben hiermee aangetoond dat het magneetveld dichtbij de nieuwe ster wel degelijk een belangrijke kracht is. Hoe belangrijk precies weten we trouwens nog niet, want de exacte gevoeligheid van de methanol moleculen voor magneetvelden is iets dat we nog precies moeten bepalen, hetzij in het lab, hetzij met molecuul modellen.We willen dat graag weten want methanol masers komen vaak voor en precies waar jonge sterren geboren worden.
Met dezelfde methanol masers kunnen we ook een andere truc toepassen om direct de afstand tot diezelfde Cepheus A bron te meten. Hoe ver is die ster, is natuurlijk één van de meest fundamentele vragen in de sterrenkunde. De mooiste manier om een afstand te meten is de zogenaamde jaarlijkse parallax. Als de aarde om de zon draait, kun je de sterren die dichterbij staan, zien verschuiven ten opzichte van de sterren die verder weg staan. Je moet dan wel akelig precies de positie kunnen meten.
Dat kan bijvoorbeeld met de onlangs gelanceerde Gaia satelliet, maar ook met onze VLBI. Onze bron beweegt aan de hemel, omdat Cepheus A net als alle sterren zijn rondje in de Melkweg draait, maar bovendien zien we een wiebel, en dat is de reflectie van de beweging van de aarde om de zon. Omdat we die beweging, die precies 1 AU bedraagt zien als een piepklein verschuiving aan de hemel, weten we dat de ster 165 miljoen AU weg staat, oftewel 2600 lichtjaren, wat eigenlijk nog best dichtbij is op de schaal van onze Melkweg.
Cepheus A staat in de Perseus spiraalarm, iets verder van het centrum van de Melkweg dan de zon. Mijn collega's in het Bessel project hebben heel veel maser bewegingen en afstanden gebruikt om recent de grootte en de draaiing van de Melkweg nog beter te meten, waarmee de Melkweg recentelijk een beetje groter is gebleken dan we dachten. Wij kunnen deze resultaten trouwens nog behoorlijk verbeteren, door de metingen uit te breiden met telescopen op het zuidelijk halfrond, bijvoorbeeld in Afrika, waar we nu plannen voor maken.
Nu ik iets heb uitgelegd over de sterrenkunde die we willen doen, is het tijd om te vertellen waar ik me het meest van de tijd mee bezig houd. Dat gaat in het Engels.
In Dutch I have explained, among other things, that brightness is a measurable quantity in radio astronomy, I now will focus on transparency in our work.
JIVE
When my friends ask me what I actually do at the radio observatory, I jokingly answer that I read e-mail for a living. Although a bit of travel and a load of e-mail seems to be the shape of what I do, this is of course not the question they want answered. But it is not easy to understand for outsiders how we operate successfully in this trade.
At JIVE, we are providing scientific astronomical data. We enable scientific research, often of University researchers, by being the interface to a network of telescopes, the European VLBI Network. In some sense we are selling a service, like -indeed- a travel agency. We provide data and support to astronomers who proposed an interesting observation. If our customers are happy, they will come back.
They are happy if they made a discovery or an observation that contributes to their understanding of the universe. And get a publication out of it. Or maybe they are happy enough when they learned something, like how to do a better observation next time. Or if they have made new friends, possibly combining some of their ideas and have started a collaboration. This may not sound too romantic, but these are crucial steps in science too.
The peculiar thing of this business is that our clients do not pay for our services. We at JIVE, like the other organisations in the EVN and indeed in astronomy, science even, get our money from ministries, research organisations, scientific agencies at European, national and regional levels. Justifying our activities does take a lot of e-mails and air miles. And this is not come cheaply, I estimate that 15-25% of our 3.2M€ annual budget is spent on acquisition of projects and funding and justifying how we have used it. JIVE's success is measured in a variety of ways.
Transparency
First of all JIVE must do extremely relevant science. In Dutch I gave some examples that are my personal favourites, but surely there are many more, like galaxy evolution over cosmic times, active galactic nuclei in various manifestations, starbursts galaxies full of supernovae, gravitational lenses, Galactic black holes, zooming in on pulsars and their origins and even in-situ measurements by spacecraft in our local planetary system. We make sure that we regularly develop new capabilities for observing these. The introduction of e-VLBI or the new software correlator have provided exciting new options.
To successfully support the astronomers that study these phenomena, we have learned to be extremely transparent to our users. We have to be clear about what we can do for their science projects, we have to be equally clear about what we cannot do, or not yet. We even have to be open when things are complicated, no ‘lies to children' are allowed. In my opinion, this trust relation with our customers, our users, has been crucial to the success of JIVE. It helps in delivering robust science, but is also important for how we are evaluated in the long run. Realising this, we have stopped aiming to deliver perfectly calibrated data from a black box, we prefer to do real experimental science, do it together with our users and be accountable for it. At JIVE we excel at maintaining the expertise of how we measure the universe, a rewarding job if you think about the value of science.
Usually, transparency in science has been advocated as a means to guarantee progress and avoid mistakes and even fraud. It implies scientists are open about their funding sources, provide others access to raw data, publish methods and algorithms and put results in the public domain. Indeed, all our software is in the public domain and the original, raw data from JIVE becomes public a year after the observations. Formally the journals we use are not open access, but personally I think is the least of our worries, especially when balanced against the need to maintain a proper refereeing system. And although astronomers are surely under pressure to win observing time, research funds and jobs, astronomy is of course a relatively innocent profession in this sense. There are no pharmaceutical companies behind our research; our data are just noise coming from the sky without much value and these days politicians seldom takes decisions based on astronomical information. In many cases we can afford to collaborate extremely openly as there is more to investigate than we can cope with, although I am obviously aware that the Galactic centre harbours a unique Black Hole.
I also like to be transparent in managing the processes of our institute. This is easy at JIVE, as in an organisation with 30 people it is doable, although not trivial, to keep the communication open.
We also have to be transparent to society. I think JIVE should have more resources to explain to the general public what we do. Ideally we would be able to take this beyond the level of reporting on the most distance galaxy or the brightest radio source. The ambition should be to explain how amazing the things we measure are.
We do of course give a full account on how we spend the public money. We think that is less fun and thus we traditionally enjoy complaining that we were never trained to do accountancy. But this reporting is unavoidable. Astronomy is an expensive hobby of mankind, for which it needs to set aside resources wisely. Mind you, I use the word hobby not lightly; I assume like me you get much value out of your hobbies. And although I today have put emphasis on the cultural aspect of ‘how do we know things', I could enlighten you on the benefits of investing in basic science and in astronomy in particular, even when such benefits these days always seem to imply staying ahead in a rat race that -I think- can have no winners.
So we turn in our reports and go around explaining how JIVE does what it does. Apparently this has been convincing, because JIVE has just completed its 20th year of operations, and we are discussing how we can make it better and stronger for the next 5 years and beyond.
Funding
Doing excellent science and being transparent about the processes unfortunately is simply not enough to keep the EVN and JIVE funded. It seems we are forced to apply coloured filters every time we display the image of JIVE. The challenge is that the set of values against which we get credited changes with time and location. It is not always aligned with our own values that make us maintain and enhance the expertise for doing fantastic astronomical VLBI.
In most cases the demonstrated capacity to do excellent science is just a starting point. And sometimes this is to be measured with metrics that give the illusion of objectivity. Fortunately most of us are clever enough to realise that these oversubscription rates or citation indices are a complex form of scientist's popularity poles, not a robust measure of scientific significance. The preferred alternative are peer review processes, although they are surely affected by similar issues.
However, besides scientific potential, many other factors are coming into play too; such as the short-term innovative return, exploration of new technology, involvement of the public, pressure by researchers, human capacity building, mobility of young researchers, Europe's leading position (or lack thereof) in the field and most certainly national agenda's, where strategic choices have been made. We at JIVE and probably everywhere around science are forced to develop a skill to say the right words to the right people at the right time.
The motives for these criteria are all acceptable, but I argue for these to be more transparent as well, not just for JIVE, but to foster science and its integrity. A decade ago, one could note that the EC was taking a role to nurture basic science on a continental scale. Long-term science policy should be something where the combined force of Europe really makes a difference, providing the change of scales needed to be competitive. Not just for the sake of doing appealing science, but also in the interest of our cultural heritage, long-term (economic) adaptive power and the care for our planet. And in the 6th framework there were promising instruments to build up research infrastructures and make European scientists move around, turning it into a single science arena. A focus on building expertise, rather than fast results.
I would have thought that the next obvious step would be to start actually running some European facilities, but even in the so-called ESFRI process, put in place to develop the next generation European facilities, the EC now takes a role of facilitating the development and the legal structure, but not participating in the difficult part, namely the operations, although the "Trans National Access" program has been very valuable.
Of course this was a political move and I understand that Europe is actually made up of the individual countries. And I agree that there is great value in the distributed expertise in Europe, but the added value of an overarching European science policy seems to have gotten diluted.
In this context we are making JIVE a European Research Infrastructure Consortium, a European entity, still by far the best option to secure a viable future for European VLBI, which reaches its critical mass on European scales. It will be beneficial for JIVE and the EVN. But the conditions that Brussels imposes on the process are in fact different from those we need to satisfy with ten different partners to get money to operate. I think this is principally not right. It does not lead to transparency; it provides pressures in too many directions.
And I worry that at the same time the ESFRI listed telescope SKA is running into the same issue with an order of magnitude larger funding requirement. It has been recognised as a European priority and rightly so, it has received European money for preparatory work, but now has to be adopted by many individual countries from Europe and around the world to raise major funding. Moving the ownership around and refining what SKA exactly is, results in a foggy process.
If European funding was available for the long-term development of large-scale, basic science, SKA would have to made open to all European astronomers. This would also have other advantages. To begin with, Europe would have to talk with one voice in this global project. Moreover, I think it would prompt us to restructure our organisation to balance our activities in order to provide a continuum of facilities for generations of astronomers. European radio astronomers have a great tradition in running technical collaborations, telescope networks and training programmes, but our talents deserve better structures than we currently operate. One way to get there would be for Europe to mandate international research infrastructures, not just projects with a fixed beginning and end, but with some capacity for operations over telescope life-cycles.
So, I am arguing for a specific role for Europe. Instead of topping up or filling the holes of the traditional national funding schemes to support scientists and their projects, I think it is appropriate to have some real European facilities, for use by all excellent scientists. At this point we cannot request more money and neither will we ever expect unconditional funding, but we should have a common and transparent set of values, against which these will be judged on the timescales that are relevant. Expertise to do excellent science is one such criterium. And in fact I think it will do nicely as the only one. Although I have not explained that in detail today, I have no doubt that this is serious business for fostering our generations, cultures and the only planet we have.
Thanks
At the end of this lecture, I like to acknowledge all the combined efforts that have allowed me to be where I am now, first of all, all my colleagues in JIVE, now and in the past, with their dedication and extremely broad ambitions and expertise. All the staff, but also the members of its board, have made JIVE into an excellence and dedication oriented institute where it is fantastic to work. And in ASTRON we have great neighbours. A special acknowledgement to the people in the Dutch science system, notably at NWO, who have shepherded the JIVE collaboration through the international field of astronomy. I am happy to be able here to thank those who mentored me throughout my astronomical career. My very special appreciation to the 20 or so astrophysics collaborators, who continue to include me in their projects, even when I cannot always be responsive enough.
Ik dank de universiteit en zijn Sterrewacht voor deze mooie kans om dit bijzondere vak te mogen uitdragen. Dan ook mijn bijzondere dank voor al mijn (actieve en passieve) sport- en muziekvrienden, die mijn leven kleuren met nog meer heldere (en soms minder heldere) momenten, altijd tolerant omgaand met het gegeven dat ik bijna net zo vaak niet als wel van de partij ben. Mijn ouders en familie, die altijd klaar staan en er ook weer vandaag bij zijn. En natuurlijk mijn gezin, Phebe, Toine, en vooral Lisette, die altijd met liefde de maat probeert te houden in mijn leven. Ik hoop dat ik u wat helderheid heb mogen verschaffen over wat wij doen, in ieder geval heb ik voorlopig genoeg lawaai geproduceerd. Ik heb gezegd.