Hoe wetenschap werkt (en waarom we die kunnen vertrouwen)

In de podcast ‘The Language of God’ van de Amerikaanse organisatie BioLogos verscheen onlangs een aflevering waarin de wetenschappelijke methode centraal staat.

Doel van de aflevering is te laten zien hoe wetenschap werkt, en waarom het wetenschapsproces betrouwbaar is, ook al zitten wetenschappers er soms naast. Centraal in de podcast staat Larry Molnar, hoogleraar Sterrenkunde aan Calvin University. Hij beschrijft hoe een student van hem een spectaculaire ontdekking deed, en hoe die ontdekking uiteindelijk weer ontkracht werd – mede door hemzelf.

Calvin University heeft een bescheiden eigen telescoop, waar studenten bijna onbeperkt gebruik van kunnen maken. Zo maakte een studente opnames van de hemel om asteroïden te ontdekken. Dat deed ze honderden nachten, waardoor ze een enorme verzameling foto’s verzamelde van de hele sterrenhemel. Een tweede student gebruikte deze opnames voor een eigen onderzoek: hij was geïnteresseerd in dubbelsterren.

Rode nova

Een dubbelster is vanaf de aarde doorgaans te zien als één object. Dat het een dubbelster is blijkt uit de variabele lichtsterkte. Terwijl de twee (of soms drie) sterren om elkaar heen draaien, bedekken ze elkaar periodiek. De student, Dan van Noord, vond zo een aantal nieuwe dubbelsterren. Eén van die dubbelsterren bleek – na meer onderzoek – een ‘contact binary’ te zijn, waarin de corona’s van de twee sterren elkaar min of meer overlappen.

Daarna bleek dit stelsel, met als officiële catalogusnaam KIC9832227, een vreemde eigenschap te hebben. De periode waarmee de twee sterren om elkaar heen draaiden leek korter te worden. Dat is niet gebruikelijk, en het kan erop wijzen dat de twee sterren gaan samensmelten. Dat zou dan een spectaculair verschijnsel opleveren: een rode nova. Zo’n fenomeen was al eens bestudeerd, maar alleen in de latere fase. Als de bevindingen over KIC9832227 klopten, zou het mogelijk moeten zijn de ster in de gaten te houden voordat de rode nova plaatsvond. Dat zou al na een jaar of vijf kunnen gebeuren.

Onderuit gehaald

Voordat de onderzoekers hiermee naar buiten kwamen, moesten ze eerst alle mogelijke alternatieve verklaringen voor de afnemende periode uitsluiten. Dat duurde een flinke tijd. Op een zeker moment was er al een persconferentie gepland, maar die werd afgelast omdat Van Noord toch nog wat onzekerheden ontdekte. Maar in 2017 was het zover: een wetenschappelijke publicatie en een persconferentie over de aanstaande rode nova van KIC9832227.

Collega-astronomen reageerden verschillend, van enthousiast tot sceptisch, en begonnen zelf data over KIC9832227 te verzamelen en te analyseren. En juist een van de ‘enthousiaste’ groepen ontdekte een probleem met de eerste waarde voor de rotatiesnelheid van de dubbelsterren die Molnar en Van Noord hadden gepubliceerd. Die leek onjuist te zijn, waarmee het hele idee dat de rotatiesnelheid afnam onderuit werd gehaald. Molnar kreeg dit te zien omdat de uitgever hem het artikel waarin dit werd beschreven voor publicatie opstuurde.

Fouten

Molnar ging terug naar de data, en ontdekte na enig zoeken dat de weerlegging gebaseerd was op gegevens uit een preprint (voorpublicatie), terwijl hijzelf het gepubliceerde artikel had gebruikt. Maar hij zag ook dat er iets merkwaardigs aan de hand was met dat artikel: het tijdstip waarop de meting was gedaan kon onmogelijk kloppen, omdat de dubbelster op dat moment niet zichtbaar zou zijn. De onvermijdelijke conclusie was dat de getallen uit de preprint klopten. Deze bevinding gaf Molnar door aan de redactie van het tijdschrift, met de suggestie om een extra paragraaf in het stuk op te nemen waarin werd beschreven wat er mis was gegaan. Dit gebeurde en daarmee was de aangekondigde rode nova van de baan.

De podcast legt vervolgens uit waarom dit soort fouten geen probleem is voor de wetenschap, onder meer met een verwijzing naar Thomas Kuhn’s The Structure of Scientific Revolutions. De podcast legt uit dat wetenschap er niet op gericht moet zijn om een hypothese te bevestigen, maar om uit te vinden hoe het universum werkt. Daarnaast valt de hele kosmologie niet in duigen als één hypothese over één ster onjuist blijkt te zijn. Molnar is inmiddels verder gegaan met het onderzoek van KIC9832227, omdat het gedrag van deze ‘contact binary’ nog steeds niet goed is verklaard. Op dit moment is hij dus weer een nieuwe hypothese aan het testen.

De podcast staat op de website van Biologos. Wie liever leest dan luistert vindt daar ook een uitgeschreven versie.