Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne

Deel 8 van de serie Cosmos op National Geographic uitgezonden op zondag 4 mei. 

Het sterrenbeeld de Plejaden of Zevengesternte was al in de Oudheid bekend en er ontstonden mythen om hun ontstaan en betekenis te verklaren.
Pas een paar duizend jaar later ontdekten drie briljante wetenschappers de ware aard van de sterren.

Zij verlichtten het pad naar de moderne astrofysica

Astronoom Edward Charles Pickering huurde een groep vrouwen (in die tijd uniek) in om het arbeidsintensieve werk van het classificeren van sterren uit te voeren. Het hoofd van het team was Annie Jump Cannon (ze was doof geworden door roodvonk [1] in haar jeugd), ze classificeerde een kwart miljoen sterren! Een andere vrouw in het team Henrietta Swan Leavitt (ook doof) ontdekte een wet die nog steeds geldt in de astronomie. Sterren werden geclassificeerd op basis van spectraallijnen. De Britse Cecilia Payne [2] voegde zich bij het team. Later legde ze het verband tussen het spectrum van een ster en hun temperatuur. Ze ontdekten dat sterren een miljoen keer meer waterstof en helium dan metalen bevatten. Dit revolutionaire resultaat werd niet geaccepteerd door het astronomie establishment. Haar proefschrift wordt achteraf beschouwd als het meest briljantste ooit in de astronomie.

Onze eigen zon

Over 4 - 5 miljard jaar is de kern van de zon zo heet
dat Helium gaat fuseren tot Koolstof en Zuurstof.

Over een miljard jaar is onze zon 10% feller dan nu. Met grote gevolgen voor de aarde. Op het einde van haar levensloop fuseert Helium in de kern van de zon tot Koolstof en Zuurstof [3]. De zon wordt een 'rode reus'. Het leven op aarde wordt dan onmogelijk. Hopelijk is het (intelligent) leven dan gemigreerd naar andere planeten (!) zegt Tyson. Uiteindelijk wordt de zon een 'witte dwerg'. Niets is er over gebleven van de aarde en het leven op die planeet.

Het lot van andere sterren is zeer divers en afhankelijk van hun eigenschappen.

Aboriginals in Australië (met zijn heldere nachten) zagen een emu in de donkere plekken tussen de sterren van het melkwegstelsel:

Aboriginals zagen een emoe in de melkweg

Carinanevel: 'een machine die sterren maakt'. Eta Carinae heeft de maximale omvang die een ster kan bereiken. Hypernova.

De mens en zijn artefacten bestaan uit sterrenstof (stardust):

• silicium in het gesteente
• zuurstof in de lucht
• koolstof in ons DNA
• ijzer in onze wolkenkrabbers
• zilver in onze sieraden

Deze aflevering vertelt de geschiedenis van de astronomie door middel van de personen die belangrijke ontdekkingen deden, vaak onder moeilijke omstandigheden. Een belangrijk bestanddeel van het verhaal zijn de animaties die historische figuren tot leven wekken. Zodoende is de uitzending geen droge opsomming van feiten. Verder ook computersimulaties van astronomische verschijnselen.

Ik zie nog 5 wetenschappelijke adviseurs op de aftiteling van deze aflevering.

Noten

1. Roodvonk (scarlet fever) is tegenwoordig te bestrijden met antibiotica. Door haar doofheid kon ze moeilijk sociale contacten leggen en is ze nooit getrouwd en had geen kinderen (dit is een voorbeeld van natuurlijke selectie in actie: geen kinderen. Tenminste, als er variatie in erfelijke weerstand tegen roodvonk is. Ook selectie via gevaren en risico's die doofheid anderszins kan opleveren)
2. In Engeland mochten vrouwen in 1923 geen wetenschappelijke graad behalen, daarom kwam ze naar Amerika. 
3. De zuurstof en koolstof die wij op aarde hebben is niet afkomstig van onze zon. Die ontstaan pas over 4 -5 miljard jaar op het einde van de levensloop van de zon. Helium heeft zich in de kern opgehoopt; de kern stort in totdat deze heet genoeg is om Helium tot Zuurstof en Koolstof te laten fuseren. De kern is dan heter dan ooit. Daarna wordt de zon een rode reus. etc. Dit is het verhaal van Tyson. [22 mei n.a.v. vraag Cor]
   

Vorige blogs over dit onderwerp:

1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu

Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu

Thema: The True Age of the Earth.

James Usscher

Hoe oud is de aarde?  James Usscher baseerde zich op stambomen in de Bijbel en berekende dat de wereld begon op zaterdag (!) 22 okt 4004 voor Christus, 6 uur 's avonds! [1].
Pas later werpt de wetenschap zich op de ouderdom van de aarde op basis van constant radioactief verval van uranium tot stabiel lood. Om de uitgangsconcenraties te achterhalen worden intacte ijzer-asteroïde fragmenten van de krater in Arizona gebruikt. Die fragmenten bevatten het loodgehalte toen de aarde gevormd werd. 

Het loodgehalte in deze meteoriet is
hetzelfde als toen de aarde ontstond

De opgave is dus om de uranium en loodgehaltes nauwkeurig te bepalen. Uraniumconcentraties waren consistent. Maar loodconcentraties liepen ver uiteen.

Geoloog Harrison Brown (1947): liet zijn promovendus Clair Patterson het loodgehalte in zirkonen (Zircon) uitzoeken. Het zou geen probleem moeten zijn. 
Maar Patterson was 6 jaar bezig loodverontreinigingen in de omgeving te elimineren om zuivere metingen te kunnen krijgen. Uiteindelijk lukte het: de aarde is 4,5 miljard jaar oud!

We zien een uitstapje naar de Romeinse tempel Forum Romanum, gewijd aan de God Saturnus. De Romeinen gebruikten overvloedig veel lood voor alles en nog wat, tegen beter weten in. De symptomen van loodvergiftiging komen overeen met de duistere kanten van de God Saturnus. 
Nu weten we dat lood giftig is omdat lood voor het lichaam lijkt op zink en ijzer en concurreert met die elementen. Lood blokkeert neurotransmitters.

Patterson krijgt onverwachts bezoek van de olieindustrie...

 

Maffia-achtig tafereel: bezoek van de olie- en loodindustrie uitgebeeld als een stel intimiderende heren die niet van plan waren een eerlijke wetenschappelijke discussie met Patterson aan te gaan. Eerst suggereerden ze om een ander onderwerp te kiezen, en toen Patterson dat weigerde dreigden ze hem met stopzetting van de financiering van zijn onderzoek. (tetra-ethyl-lood in benzine als antiklopmiddel).

De loodfabrikant huurde een wetenschapper in om te bewijzen dat lood ongevaarlijk was, en overal in het milieu voorkomt. Die probeerde twijfel te zaaien over de gevaren van lood. Niemand ging er decennia lang tegen in.
Maar Patterson was ondertussen een expert geworden in het meten van zeer lage concentraties lood. Hij ging de loodconcentraties van zeewater meten op verschillende dieptes. Hij vond dat aan de oppervlakte de concentraties honderd maal hoger waren dan op grote diepte. Patterson publiceerde zijn bevindingen in Nature. De financiering van Patterson's onderzoek werd onmiddellijk stopgezet. Hij had de pech dat hij door de olie industrie gefinancierd werd. Maar gelukkig werd hij door de overheid gesteund en kon zo hij loodverontreiniging in de verste uithoeken van de aarde onderzoeken. IJs van vóór de industriële revolutie! Loodgehalte van vroeger waren altijd lager. 'Mass lead poisoning on a unprecendented scale'...
Patterson vocht nog 20 jaar tegen de loodindustrie voordat lood eindelijk werd verboden in de USA. [2] 

Clair Patterson

Patterson, de man die de leeftijd van de aarde bepaalde, werd onbedoeld ook een strijder voor de volksgezondheid.

Dit verhaal was mij grotendeels onbekend. Een zeer geslaagde aflevering wat mij betreft. Door de zoektocht naar de ouderdom voor de aarde te combineren met de strijd tégen loodvergiftiging en vóór volksgezondheid (met Patterson als centrale figuur) wordt duidelijk dat zuiver wetenschappelijk onderzoek op een onverwachte manier van cruciaal belang kan zijn voor maatschappij, volksgezondheid en milieu. We zijn getuige van de strijd tussen 'de machten van het Kwaad' (de olie industrie) en 'het Goede' (de eenzame wetenschapper die ten koste van zijn eigen baan opkomt voor de gezondheid van duizenden en duizenden kinderen die het slachtoffer zijn van loodvergiftiging).

Noten

1. Die berekening en de waanzinnige precisie doet nu komisch aan, maar het was misschien wel de eerste systematische poging om de leeftijd van de aarde te berekenen. In feite was het een berekening van de tijdsduur dat  geschreven documenten terug gaan in de tijd van het volk dat die documenten naliet en natuurlijk niet van de ouderdom van de aarde.
2. Dit verhaal heeft grote overeenkomsten met het twijfel zaaien aan het verband tussen roken en kanker, en CO2 uitstoot en klimaatopwarming.

 

Vorige blogs over dit onderwerp

• 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
• 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
• 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
• 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
• 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
• 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson

Vliegen zonder oefenen en zonder leren: pimpelmezen vliegen uit

First flight of a blue tit from G Korthof on Vimeo.

Gisteren, 18 mei, rond 1 uur 's middags zijn binnen 1 uur alle 6 pimpelmezen uitgevlogen. Het is fascinerend om er naar te kijken. Ik had het geluk om het moment van uitvliegen op film vast te kunnen leggen.

 
Het wonderlijke is dat die beestjes opgegroeid zijn in een donker hol met 1 lichtopening bovenin, je ziet bijna niets, je kunt je nauwelijks bewegen omdat je met 5 anderen opgescheept zit, laat staan dat je kunt oefenen met vliegen. Je hebt niets van de buitenwereld gezien tot vlak voor het moment dat je je kop voor het eerst door de opening steekt. Je hebt nog nooit bomen, mensen, huizen, honden, katten, etc gezien, en toch presteer je het om in een rechte lijn weg te vliegen. Niemand heeft je leren vliegen. De eerste keer is raak. Je valt niet naar beneden (de nestkast hangt op 2 meter hoog). Je ouders zijn er niet bij. Je kunt zomaar op een dun, bewegend takje landen en je evenwicht bewaren terwijl je daarvoor alleen maar op de bodem van een nestkast hebt gezeten. Een zeer bijzondere prestatie! Zeker als je dat vergelijkt wat een mensenbaby presteert... Op het filmpje hoor je onze merel nog wat zingen ter begeleiding. Je ziet het jong op het filmpje aarzelen voordat hij de sprong waagt. Direct daarna het volgende jong. Het is lopende band werk. Ze verlaten alle zes het ouderlijk huis om nooit meer terug te komen.

Eén dag vóór het uitvliegen.
(foto fractie van een seconde voor landing).