Zwarte gaten zijn soms gigantische vulkanen. Martijn Oei promoveerde erop, mét lof
Niet alles wat in de buurt komt van een zwart gat, wordt erin opgeslokt. Zwarte gaten kunnen materiaal ook wegslingeren, en die kans blijkt aanzienlijk groter dan gedacht. Een toevallige ontdekking en wat Martijn Oei daar vervolgens mee deed, leverden hem 12 december een promotie cum laude op, ‘met lof’ dus.
Eigenlijk wilde sterrenkundige Martijn Oei het kosmische web detecteren. Om zo eindelijk de structuur van het heelal zichtbaar te maken die moet lijken op die van de zenuwcellen in onze hersenen. ‘Met de Europese LOFAR-telescoop waaraan mijn begeleiders Huub Röttgering en Reinout van Weeren hun loopbaan hebben gewijd, kon dat misschien lukken.’
De teleurstelling duurde nog geen uur
Toen de beelden van de telescoop zo waren bewerkt dat ze een hoge gevoeligheid hadden voor zwakkere straling, kon het zoeken beginnen. Oei: ‘Ik was natuurlijk nieuwsgierig, en keek meteen. Het was risicovol onderzoek, we wisten dat er een kans was dat het web niet zichtbaar zou worden.’ En inderdaad: er was weinig te zien dat op het kosmische web leek. Maar die teleurstelling duurde nog geen uur. ‘Ik zag een hele grote uitbarsting uit een sterrenstelsel. Twee wolken aan weerszijden van het stelsel, de afstand van de ene tot de andere wolk was honderd keer zo groot als het sterrenstelsel zelf.’
Het grootste reuzenradiostelsel ooit, en nog veel meer
Wat Oei zag was een soort vulkaanuitbarsting uit een zwart gat, dat zoals vaker het centrum van een sterrenstelsel vormt. Bij zo’n vulkaanuitbarsting slingeren twee straalstromen materiaal met bijna de lichtsnelheid het sterrenstelsel uit. De pluimen die dan ontstaan, worden reuzenradiostelsels genoemd. Oei had de grootste ooit gevonden. Het werd Alcyoneus genoemd en kreeg veel media-aandacht. Onder andere van het Jeugdjournaal.
Daarmee hielden de ontdekkingen niet op. Oei verlegde zijn aandacht van het kosmische web naar reuzenradiostelsels en ontdekte dat het fenomeen veel minder zeldzaam is dan gedacht. ‘Uit de literatuur waren zo’n duizend reuzenradiostelsels bekend, en die zijn in decennia bij elkaar gesprokkeld. Ik zag eerst die ene, die meteen de grootste was, maar daarna leverde goed kijken naar de beelden nog tweeduizend nieuwe reuzenradiostelsels op.’ Daarnaast zette Oei, samen met collega-promovendus Rafaël Mostert, een automatische zoektocht op touw. ‘Met machine learning konden Rafaël en ik een programma trainen dat juist goed was in het vinden van kleinere exemplaren die wij niet kunnen zien. Zo vonden we nog achtduizend radiostelsels.’
Niet eens een extreem zwaar gat
In totaal vond Oei dus tienduizend nieuwe reuzenradiostelsels, en de grootste, gewelddadigste vulkaanuitbarsting bleek niet eens uit een extreem sterrenstelsel te komen. ‘Belangrijker nog dan mijn andere ontdekkingen vind ik misschien wel dat het zwarte gat waaruit die grootste pluimen kwamen, niet eens extreem zwaar was. Net als het sterrenstelsel waarin dat zwarte gat zich bevindt.’ Mogelijk wordt de komende jaren ontdekt hoe dat kan, met de scherpere beelden van zwarte gaten die telescopen zoals de LOFAR en de Event Horizon Telescope zullen maken.
Promotor Huub Röttgering vertelt dat Oeis ontdekkingen van grote betekenis zijn. ‘Sterrenstelsels blijken een veel grotere invloed op hun omgeving te kunnen hebben dan gedacht.’
Oeis tweede promotor en dagelijks begeleider Reinout van Weeren legt uit dat het zeker niet alleen de toevallige ontdekkingen zijn waarmee Oei het predicaat cum laude verdiende. ‘Het proefschrift bevat een uitzonderlijke combinatie van theorie, geavanceerde statistische modellering, baanbrekende observaties en instrumentele technieken. Het is zeldzaam dat al deze aspecten zo tot uiting komen in een proefschrift.’
Originele ideeën en een goed schrijver
In de samenwerking viel het Van Weeren op dat Oei anders werkt dan de meeste andere promovendi. ‘De meesten beginnen bij de literatuur, als ze iets gaan onderzoeken, en denken dan verder. Martijn niet. Hij begint bij zichzelf en komt dan met originele ideeën. Zo vroeg hij zich af waarom reuzenradiostelsels zo zeldzaam zijn en waarom er meer kleine zijn dan grote. Hij beredeneerde dat vanuit de basis en bedacht een goede verklaring. Eigenlijk beter dan die van anderen die er eerder speculatief over hadden nagedacht.’ Ook heeft Van Weeren bewondering voor de manier waarop Oei over zijn werk vertelt en schrijft. ‘De Nederlandse samenvatting in zijn proefschrift bijvoorbeeld, is heel mooi en leesbaar geschreven.’
Coronaperiode was zwaar
Het lijkt wel alsof bijna alles meezat in het promotieonderzoek van Oei. Het werk ging heel goed, maar tijdens de coronaperiode had hij het zwaar. ‘Mijn werk kon doorgaan, maar ik voelde me bij het thuiswerken heel geïsoleerd. Ik hou van samenwerken en vond het heel vervelend dat je elk gesprekje moest plannen. Je kon elkaar niet gewoon tegenkomen bij de koffieautomaat om even iets te delen.’
Oei begon in oktober aan een nieuwe baan als postdoctoraal onderzoeker bij het California Institute of Technology (Caltech) in Los Angeles. ‘Daar werk ik door aan reuzenradiostelsels, en aan de zoektocht naar het kosmische web. Maar ik houd een open vizier, om ook te kunnen leren over de onderwerpen waar Caltech in is gespecialiseerd.’
Martijn Oei promoveerde 12 december cum laude op het proefschrift Giant galactic outflows and shocks in the Cosmic Web.
Tekst: Rianne Lindhout