Sterrenstelsels opsporen uit een paar oplichtende pixels

09 december 2019

Sterrenkundige Jorryt Matthee won in 2018 de C.J. Kok Juryprijs voor het beste proefschrift van de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen. Hij slaagde erin een aantal zeldzame sterrenstelsels uit het vroege heelal op te sporen. Eén daarvan kreeg dezelfde initialen als voetbalster Cristiano Ronaldo: CR7.

‘Wat er eerst uitzag als een paar oplichtende pixels op een foto, bleek later een hele complexe structuur te bevatten: een extreem helder sterrenstelsel dat we zien op het moment dat het ontstaat door het samenvloeien van wel drie, mogelijk vier, kleinere sterrenstelsels.’ Zo omschrijft astronoom Jorryt Matthee in het kort de uitkomsten van zijn Leidse promotietraject, dat hij in 2018 afsloot met het bekroonde proefschrift.

Indrukwekkend volledig

Niet alleen de inhoud van Matthees proefschrift was indrukwekkend, met 425 pagina’s had het ook een zeer respectabele omvang. Het is dan ook de weerslag van een volledig proces dat hij tijdens zijn promotie wist te voltooien, vertelt hij. ‘Het vinden van een aantal zeldzame sterrenstelsels in het vroege heelal in de eerste maanden van mijn promotie-traject, vervolgens het bevestigen van hun afstanden met nieuwe waarnemingen een jaar later en tot slot het blootleggen van hun structuur met vervolgwaarnemingen die we zelf hebben gepland en hebben uitgevoerd.’

Information overload

Behalve op de compleetheid van het proces is Matthee trots op de analyse die hij deed aan een reeks computersimulaties, die door ‘een enorme information overload’ behoorlijk uitdagend waren. ‘Tijdens de analyse heb ik me vaak de vraag gesteld: wat willen we nou eigenlijk precies meten? Dit bleek niet makkelijk te beantwoorden.’

Nieuwe verbindingen

Niettemin slaagde hij erin een aantal interessante connecties te leggen tussen totaal verschillende eigenschappen van sterrenstelsels. ‘Het blijkt bijvoorbeeld dat kleine verschillen in de chemische samenstelling van sterren in sterrenstelsels afhangt van de structuur van het heelal op grote schaal, omdat dit de groei van sterrenstelsels op lange tijdschalen beïnvloedt. Dit resultaat raakt ook mijn waarnemingskant van het onderzoek, want de chemische samenstelling van sterren beïnvloedt de interpretatie van het licht dat we waarnemen,’ aldus Matthee.

Geduldig blijven

Behalve met de pittige analyses had Matthee tijdens zijn promotie soms moeite geduldig te blijven, bekent hij. ‘Tussen het aanvragen van een waarneming en het verkrijgen van de gegevens zit vaak ongeveer een jaar, soms zelfs twee of drie. Dit is natuurlijk nog kort vergeleken met andere baanbrekende experimenten, maar het is een relatief lange tijdschaal vergelijken met een promotie-traject of een postdoctorale aanstelling.’

Het onderzoek bood daarbij soms ook mooie momenten. ‘Het spannendst is wanneer een nieuwe foto of meting binnenkomt en je de gegevens voor de eerste keer op je computer opent. Wordt ons vermoeden bevestigd, of niet?’

Eigenschappen van het vroege heelal

Matthee blijft gedreven de eigenschappen van sterren in het vroege heelal te achterhalen. ‘Deze sterren lijken op de voorouders van onze eigen zon en hun eigenschappen kunnen ons daarom iets vertellen over onze eigen verre voorgeschiedenis. Daarnaast ben ik ook erg geïnteresseerd in de vraag hoe het komt dat sommige sterrenstelsels sneller groeien dan anderen en welke consequenties dit heeft.’ De uitdaging is daarbij volgens hem om er theoretisch achter te komen welke eigenschappen van sterren en sterrenstelsels we moeten (en kunnen) meten om ons begrip te verdiepen, en om vervolgens te proberen deze eigenschappen met telescopen in kaart te brengen.

Erkenning

Matthee werkt inmiddels als postdoc op een Zwicky fellowship aan de ETH Zürich. Voor zijn proefschrift won hij eveneens een prestigieuze IAU PhD Prize. De C.J. Kok Juryprijs noemt hij een hele mooie erkenning van zijn werk. ‘Deze erkenning is op dit moment erg motiverend en stimulerend en helpt mij daarom met het vertrouwen om nieuw gedurfd onderzoek te doen.’

3 tips van C.J. Kok Prijswinnaar Jorryt Matthee aan nieuwe promovendi

1. Zoek een goede sparring-partner met wie je zo vaak mogelijk ideeën kan uitwisselen.
2. Om je in te lezen in een onderwerp zijn conferentie-proceedings of openbare slides van presentaties vaak toegankelijker dan artikelen.
3. Wissel je onderzoeksmethodes en de problemen waar je tegenaan loopt uit met anderen, ook bijvoorbeeld met promovendi van een andere groep. Ik heb bijvoorbeeld software die ontworpen is om grote catalogi van sterren(stelsels) met elkaar te vergelijken gebruikt om computersimulaties te analyseren en hier erg veel profijt van gehad.