Kordaat beklimt Dame Jocelyn Bell Burnell de steile wenteltrap naar de sterrenkoepel op het Science Park van de Universiteit van Amsterdam, waar ze straks een publiekslezing zal geven – de zoveelste van dit jaar. Het is moeilijk voor te stellen dat ze afgelopen zomer haar tachtigste verjaardag vierde. Ze poseert met een schaalmodel van een pulsar, het hemellichaam dat onlosmakelijk met haar is verbonden. Gniffelend signeert ze het op verzoek van de maker, een Drentse radiosterrenkundige.
Bell Burnell was het die in 1967 als jonge promovendus aan de wieg stond van de ontdekking van pulsars, regelmatig knipperende neutronensterren. Maar toen de ontdekking van pulsars in 1974 werd bekroond met de Nobelprijs voor Natuurkunde, viel Bell Burnell buiten de boot. Haar promotor, Antony Hewish, deelde samen met astronoom Martin Ryle wel in de eer. Het wordt gezien als een van de grootste schandalen in de wetenschapsgeschiedenis.
Ook haar naaste collega’s waren destijds flink boos, vertelt Bell Burnell bijna vijftig jaar later op rustige toon: „Ze noemden het mijn No-Bell Prize. Eerlijk gezegd geloof ik dat mensen verontwaardigder waren namens mij dan dat ik dat zelf was. Ik was oprecht blij dat voor de eerste keer in de geschiedenis een sterrenkundige ontdekking met deze prijs was geëerd. Het was de eerste Nobelprijs voor de sterrenkunde.”
Hoewel Bell Burnell zich al die tijd nooit gekrenkt heeft betoond, is ze in recente jaren uitgesprokener over de onrechtvaardigheden die vrouwen en andere minderheden in de wetenschap ten deel vallen. „Naarmate je ouder wordt ben je minder terughoudend. Ik heb minder te verliezen. Er is nog veel terrein te winnen, het is nog geen gelijkwaardige wereld.”
Jocelyn Bell Burnell groeide op in Noord-Ierland, als oudste van vier kinderen: drie meisjes en een jongen. Het was in die tijd niet gebruikelijk dat vrouwen exacte wetenschappen studeerden. Maar dat weerhield haar er niet van een sterke interesse in sterrenkunde te ontwikkelen. Haar ouders waren lid van het Religieus Genootschap der Vrienden, beter bekend als quakers, een religie wars van dogma’s. „Voor quakers zijn vrouwen en mannen gelijkwaardig; mijn ouders stimuleerden zowel hun dochters als hun zoon om hun talenten te ontplooien”, vertelt ze.
Hierbij gingen haar ouders subtiel te werk. Haar vader bracht vaak boeken mee uit de bibliotheek, die hij nonchalant op een stapel naast zijn leunstoel legde. Sommige boeken gingen over sterrenkunde, zoals Frontiers of Astronomy van Cambridge-sterrenkundige Fred Hoyle. Ze nam ze mee naar haar slaapkamer en las ze van kaft tot kaft. „Na een paar weken vroeg hij me quasi-verwonderd waar die boeken toch waren gebleven.”
Op de middelbare school – waar ze na een ouderlijke interventie exacte vakken mocht volgen, in plaats van ‘domestic science’ – werd Bell Burnell vooral geboeid door de radiosterrenkunde. Nachtelijke waarnemingen waren voor dit vak niet nodig, radiostraling uit het heelal bereikt ook overdag het aardoppervlak. „Als tiener was ik op mijn nachtrust gesteld. En bovendien was radiosterrenkunde een spannend, nieuw vakgebied. Een upstart in de sterrenkunde, waarin eeuwenlang alleen zichtbaar licht was bestudeerd.” Zichtbaar licht is maar een klein deel van het elektromagnetisch spectrum: de verschillende stralingssoorten die de aarde vanuit de ruimte bereiken, van kortgolvige (en voor de mens schadelijke) gamma- en röntgenstraling tot langgolvige radiostraling, die ongehinderd door het heelal reist en het aardse wolkendek doorboort. „Het openen van een nieuw deel van het spectrum zou ook nieuwe inzichten brengen.”
Omdat een goed begrip van natuurkunde essentieel is voor de radiosterrenkunde begon ze aan een studie natuurkunde aan de universiteit van Glasgow. „Ik was de enige vrouwelijke natuurkundestudent van mijn jaar. Een paar van mijn kamergenoten vroegen wat mij bezielde. Na mijn studie zou ik immers gaan trouwen en kinderen krijgen, dat was de enige ambitie van de meesten.”
In de minderheid
Na haar studie solliciteerde ze voor een promotieplek op de universiteit van Cambridge. „Tot mijn verbazing werd ik toegelaten. Als Noord-Ierse vrouw was ik op zijn zachtst gezegd in de minderheid. Ik was nog nooit in het zuiden van Engeland geweest. Cambridge zat vol met jonge mannen die zelfverzekerd en met luide stem oreerden over filosofen en schrijvers. Ik dacht: o jee, ze zijn allemaal erg slim hier. Zo slim ben ik niet. Binnenkort ontdekken ze vast dat het een fout was om mij toe te laten en gooien ze me eruit. Maar tot die tijd zal ik mijn stinkende best doen.”
Het was een klassiek geval van wat tegenwoordig het oplichterssyndroom genoemd wordt, dat jonge wetenschappers wereldwijd parten speelt. Voor Bell Burnell was er uiteindelijk wel een zilveren rand: haar werklust en grondigheid zouden haar een van de belangrijkste ontdekkingen van de eeuw opleveren.
Haar promotor Antony Hewish wilde een nieuw soort radiotelescoop bouwen om quasars te vinden: recent ontdekte, mysterieuze hemellichamen die zowel radiostraling als zichtbaar licht uitzonden en waarvan vermoed werd dat ze op enorme afstanden van ons zonnestelsel staan. (Inmiddels weten we dat een quasar het heldere centrum van een ver sterrenstelsel is, waar een extreem zwaar zwart gat materie aantrekt, een proces dat gepaard gaat met flinke uitbarstingen van straling.)
Het promotietraject bestond uit de bouw van deze telescoop: een netwerk van antennes en kabels gedrapeerd over twee meter hoge houten palen over een oppervlak van twee voetbalvelden. Ondersteund door vijf technici en wetenschappers besteedde Bell Burnell twee jaar aan de bouw.
De telescoop produceerde lange stroken papier waar het radiosignaal op geplot werd, als de pennetjes van een seismograaf die trillingen van het aardoppervlak registreren. Omdat veel radiostraling door mensen veroorzaakt wordt („soms vingen we bijvoorbeeld een signaal op van een radiopiraat op de Noordzee”) barstte de data van de ruis en spooksignalen. Elke dag ploeterde Bell Burnell door tientallen meters papier. Van iedere rimpeling in het signaal bepaalde ze of het ruis was, of een quasar.
Op een dag merkte ze een ongebruikelijk signaal op. „Het kriebeltje was maar een paar millimeter breed. Ik markeerde het met een vraagteken en riep Hewish erbij. Hij was ervan overtuigd dat het ruis was.”
De volgende dag observeerde Bell Burnell op hetzelfde moment, maar de bron was verdwenen. Ze gaf niet op, elke dag observeerde ze weer op hetzelfde tijdstip dezelfde plaats aan de hemel. En vier weken later werd de bron weer opgevangen. De dag erna liet Bell Burnell de papierrol sneller lopen, waardoor de vorm van het signaal zichtbaar werd. Het bleken piekjes te zijn, op perfect regelmatige afstanden van elkaar, corresponderend met 1,3 seconden. Een pulserende radiobron, afkomstig van een donkere plek aan de hemel.
„Er was geen hemellichaam bekend dat zo’n regelmatig radiosignaal afgaf. Als een soort grap – het was tenslotte de space age – noemden we de bron LGM-1, wat stond voor Little Green Men.”
Zowel zwaar als klein
Deze alien-hypothese ging definitief van tafel toen de telescoop in de weken erna nog drie pulserende bronnen registreerde, op andere plekken aan de hemel en met verschillende periodes. Samen met Hewish speculeerde Bell Burnell over de aard van deze bronnen, maar hun rolverdeling was duidelijk. „Als promovendus werd van mij vooral verwacht dat ik meetgegevens vergaarde en uitlas.”
Op een dag was de deur van Hewish’ kantoor dicht, dat was ongebruikelijk. Toen Bell Burnell aanklopte werd ze binnengelaten. Hewish overlegde met twee andere hoogleraren over een publicatie over de pulserende bronnen die ze naar het prestigieuze tijdschrift Nature wilden opsturen. „Ze nodigden me toen uit om mee te praten. Toch vond ik dat dit een gesprek was waar ik vanaf het begin bij had moeten zijn. Ik kwam nu toevallig binnenlopen.”
Een paar dagen voor de publicatie presenteerde Hewish het resultaat op een conferentie. De grote vraag was: wat voor hemellichaam produceert deze radiopulsen? „We hadden slechts een paar aanwijzingen. De pulsen waren kort en erg scherp gepiekt, dat impliceerde dat het een klein object was. Maar daarnaast was de pulsperiode zeer constant, wat een enorme energiereserve suggereerde. Het object dat het signaal produceerde was dus zowel zwaar als klein.”
Op de conferentie werd een aantal mogelijkheden genoemd. „Toen sprak Fred Hoyle, de hoogleraar van wie het boek was dat ik in mijn jeugd had gelezen, plechtstatig ‘het is een neutronenster’. En hij bleek achteraf gelijk te hebben.”
Een neutronenster is het compacte overblijfsel van een geëxplodeerde zware ster. Als een ster zwaarder dan tien zonnen geen brandstof meer heeft, implodeert zijn kern waardoor zijn buitenste schillen uitgestoten worden in een geweldige explosie, een supernova. Wat in het midden overblijft is een neutronenster: een object zo zwaar als de zon, maar zeer compact – ongeveer zo groot als Amsterdam. Indien een neutronenster een sterk magneetveld heeft en bovendien ronddraait produceert deze aan de magnetische polen twee bundels van elektromagnetische straling, waaronder radiostraling. Vanwege de rotatie is deze straling vanaf de aarde periodiek waarneembaar, net als een vuurtoren – mits de ster gunstig gekanteld is ten opzichte van de aarde. Vandaar de radiopulsen.
Toevallig gunstige kanteling
Een journalist bedacht de naam ‘pulsar’ voor de repeterende radiobronnen, deze naam is beklijfd. Niet elke neutronenster is een pulsar: alleen de combinatie van een sterk magneetveld en draaiing – en niet te vergeten een toevallig gunstige kanteling ten opzichte van de waarnemer – zorgen voor de pulserende signalen afgegeven door de stralenbundels. Na de publicatie van het resultaat kwam er veel aandacht van de pers, zeker toen men hoorde dat de promovendus die de bronnen ontdekt had een vrouw was. „Ik werd vooral gezien als een seksobject. Of ik het bovenste knoopjes van mijn blouse even los kon maken voor de foto. Het was zeer onplezierig.”
De onverwachte ontdekking van pulsars was een belangrijke sprong voorwaarts in de moderne sterrenkunde. Niemand had bevroed dat neutronensterren – door theoretisch sterrenkundigen wel voorspeld – door de natuur op zo’n goed detecteerbaar presenteerblaadje geserveerd zouden worden. Andere theoretisch vermoede extreme hemellichamen, zoals zwarte gaten, werden door het bestaan van pulsars ineens salonfähig. Daarnaast maakt de regelmatige pulsperiode pulsars tot perfecte kosmische klokken, met velerlei wetenschappelijke toepassingen. Inmiddels zijn meer dan 3.000 pulsars ontdekt, het merendeel in ons eigen Melkwegstelsel.
Bell Burnell was graag verder gegaan met het onderzoek naar pulsars, maar haar leven kreeg een andere wending. Een paar maanden na de afronding van haar proefschrift trouwde ze en verhuisde naar Southampton, waar haar man als ambtenaar werkte. Bell Burnell vond een baan als onderzoeker bij de universiteit, waar ze geen radiostraling, maar gammastraling onderzocht – aan de andere kant van het elektromagnetisch spectrum. „In mijn loopbaan verhuisde ik vaak, zowel van woonplaats als golflengte.”
Het carrièrepad van haar man was hierbij leidend. Na de geboorte van haar zoon in 1973 ging Bell Burnell parttime werken, in die tijd hoogst ongebruikelijk voor een wetenschapper.
Neutronensterren bleven altijd Bell Burnells professionele interesse behouden. Ze bestudeerde ze als technicus van röntgensatelliet Ariel („toen het VK nog zijn eigen satellieten lanceerde”) en als hoofdwetenschapper van de James Clerk Maxwell Telescope. In die rol kwam ze geregeld in Groningen en Dwingeloo, waar nieuwe instrumenten werden ontwikkeld voor deze telescoop die waarneemt op microgolflengte. In 1991 werd ze hoogleraar aan de Open University, een onderwijsinstelling waar – veelal reeds werkende – studenten onderwijs volgen via videocolleges en telefonische tutorgroepen. „Het was voor die tijd innovatief. Ik doceerde daar al vanaf begin jaren zeventig, ik kon dat vanuit huis doen zodat ik voor mijn zoon kon zorgen.” Later was ze hoogleraar in Princeton en Oxford.
Bell Burnell omarmt haar voorbeeldfunctie. Ze was een van de oprichters van het Athena Scientific Women’s Academic Network, dat gendergelijkwaardigheid in de wetenschap promoot. Overal ter wereld geeft ze lezingen over eerlijkheid en gelijkwaardigheid. De uitnodigingen namen exponentieel toe nadat ze in 2018 de Breakthrough Prize won, een informele Nobelprijs voor de sterrenkunde (met een aanzienlijk groter geldbedrag dan de echte Nobelprijs). Bell Burnell gebruikte het om een fonds op te richten dat talenten uit een minderheid de kans geeft om een carrière in de wetenschap te beginnen: vrouwen, vluchtelingen, mensen met een fysieke beperking. „Ik weet hoe het is om in de minderheid te zijn en hoe diversiteit tot mooie resultaten kan leiden.”
