Wyjaśniono: Nobel za fizykę czarnych dziur

89-letni Roger Penrose, torby dawno spóźnione Nagroda za udowodnienie istnienia czarnych dziur. Dzieli się nim z Andreą Ghez i Reinholdem Genzelem, którzy ustalili, że w centrum Drogi Mlecznej znajduje się masywna czarna dziura

Czarna dziura. Trzech naukowców zdobyło Nagrodę Nobla z fizyki we wtorek, 6 października 2020 r., za ustalenie aż nazbyt dziwnej rzeczywistości czarnych dziur. (Współpraca Teleskopów Event Horizon/Obserwatoria Maunakea za pośrednictwem AP)

W 1997 roku słynny indyjski astrofizyk Jayant Narlikar zorganizował wykład publiczny dla odwiedzającego brytyjskiego fizyka matematycznego w audytorium w centrum Pune. Wbrew oczekiwaniom, na przesłuchanie pojawiło się ponad 5000 osób. Ponieważ audytorium było przepełnione, trzeba było zamknąć drzwi. Ale ludzie wyłamywali drzwi, żeby dostać się do środka, wywołując zamieszanie. Policja musiała interweniować i groziła aresztowaniem Narlikara za wywołanie niepokojów społecznych.

Przemawiającym tego dnia był nie kto inny jak Roger Penrose, niezwykle popularny, obecnie 89-letni fizyk teoretyk, matematyk, filozof nauki i autor bestsellerów, który we wtorek został nagrodzony Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za swoją pracę nad czernią otwory. Penrose zdobył połowę nagrody.

W drugim roku z rzędu, gdy Nagroda za fizykę przeszedł do astrofizyki, drugą połowę dzieli 55-letni Andrea Ghez z 68-letniego amerykańskiego i niemieckiego astronoma Reinholda Genzela, który pracował niezależnie w dwóch różnych obserwatoriach. Ich wieloletnia praca, oparta na niezależnych obserwacjach przez dwa różne teleskopy, dostarczyła przekonujących dowodów na obecność supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki Drogi Mlecznej.

Ghez i Genzel, których główne prace pojawiły się w latach 90. i na początku XXI wieku, od wielu lat są uważani za pretendentów do Nagrody Nobla.

Spóźniona

Dla Penrose'a ten zaszczyt był już dawno spóźniony. Jego praca, o której mowa w cytacie — potwierdzenie, że czarne dziury rzeczywiście się tworzą, oraz ich szczegółowy opis — została ukończona w 1965 roku.

Nagroda dla Penrose'a jest trochę niespodzianką, ponieważ nadeszła tak późno. Właściwie myślałem, że nigdy nie dostanie tej nagrody, podobnie jak (Stephen) Hawking, jego współpracownik w pracy nad czarnymi dziurami, nigdy nie otrzymał. Większość jego prac nad czarnymi dziurami powstała we współpracy z Hawkingiem. Ta dwójka od kilkudziesięciu lat ma długą współpracę. Trudno oddzielić pracę jednego od drugiego, powiedział Somak Raychaudhury, dyrektor Międzyuczelnianego Centrum Astronomii i Astrofizyki (IUCAA) w Pune.

Ale Penrose ma też tak wiele innych wkładów w matematyce, fizyce, filozofii. Czarne dziury stanowią bardzo małą część jego pracy. To naprawdę zaskakujące, dlaczego nie dostał Nobla przez te wszystkie lata. Ale Hawking również został zignorowany, a teraz uznanie dla Penrose'a nadeszło zaledwie dwa lata po śmierci Hawkinga. Idealnie byłoby, gdyby obaj zostali rozpoznani razem, powiedział Raychaudhury, który uczęszczał na kursy zarówno u Penrose'a, jak i Hawkinga jako student w Oksfordzie w latach 80. XX wieku.

Ekspresowe wyjaśnieniejest teraz włączonyTelegram. Kliknij tutaj, aby dołączyć do naszego kanału (@ieexplained) i bądź na bieżąco z najnowszymi

(Od lewej) Reinhard Genzel, astrofizyk w Instytucie Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka; Andrea Ghez, profesor fizyki i astronomii na UCLA i Roger Penrose z Uniwersytetu Oksfordzkiego. (Matthias Balk/dpa, Elena Zhukova/UCLA, Danny Lawson/PA przez AP)

Ghez i Genzel

Na szczęście Ghez i Genzel zostali rozpoznani na czas. Ludzie tacy jak ja byli przekonani, że z pewnością zostaliby uhonorowani… Ich to kolejny przypadek, w którym nie można rozpoznać jednego bez drugiego, mimo że pracowali osobno. Przeprowadzili dwa różne eksperymenty, używając dwóch różnych teleskopów, w dwóch różnych krajach i zasadniczo doszli do tego samego wniosku, powiedział.

Ghez, który spędza dużo czasu na popularyzacji nauki i mówieniu o czarnych dziurach, pracuje w Obserwatorium Keck na Hawajach Mauna Kea, a Genzel w obiekcie Very Large Telescope na górze Paranal w Chile.

Dokonali precyzyjnych pomiarów orbit najjaśniejszych gwiazd w obszarze uważanym za środek Drogi Mlecznej, a ich badania wykazały, że nieco nietypowe trajektorie i prędkość gwiazd można wytłumaczyć jedynie obecnością bardzo masywnej, ale niewidocznej , ciało niebieskie. Obecnie wiadomo, że jest to supermasywna czarna dziura Strzelca A*, która ma masę cztery miliony razy większą od Słońca i jest ograniczona do obszaru mniej więcej wielkości naszego Układu Słonecznego.

Przeczytaj także | Odkrycie wirusa zapalenia wątroby typu C, które pomogło trzem naukowcom zdobyć Nobla w dziedzinie medycyny

Ilustracja: nobelprize.org

Strzelec A*

Świat może wkrótce zobaczyć, jak to wygląda. Sagittarius A* jest jedną z dwóch czarnych dziur, których zdjęcia zostały sfotografowane w ramach projektu Event Horizon Telescope. Czarne dziury niczego nie emitują ani nie promieniują, nawet światła. Nie ma więc możliwości uchwycenia ich obrazu. Ale obszar tuż poza jej granicami, zwany horyzontem zdarzeń, który zawiera ogromne ilości gazu, chmur i plazmy, gwałtownie wiruje, emituje wszelkiego rodzaju promieniowanie, nawet światło widzialne.

Dzięki sieci gigantycznych teleskopów naukowcy zebrali promieniowanie spoza horyzontu zdarzeń czarnej dziury i odtworzyli obraz. Czarną dziurę można zobaczyć tylko dlatego, że na zdjęciu jest otoczona bardzo jasnym, pomarańczowo-czerwonym pierścieniem w kształcie pączka. W ten sposób uchwycono obrazy dwóch czarnych dziur. Jedna z nich, czarna dziura w centrum galaktyki Messier 87, 55 lat świetlnych od Ziemi, została opublikowana przez naukowców w zeszłym roku.

Obraz Strzelca A* wciąż był przetwarzany; zostanie wydany za kilka miesięcy.

Czytaj | Nagroda Nobla w dziedzinie chemii za nożyczki do edycji genów

Połączenie Kalkuty

Dibyendu Nandi z IISER, Kalkuta wskazał na wkład indyjskiego fizyka Amala Kumara Raychaudhuriego w prace Penrose'a i Hawkinga dotyczące czarnych dziur. Raychaudhuri, pracujący w President College w Kalkucie w latach pięćdziesiątych, przedstawił teoretyczne wyniki, pracując nad ogólną teorią względności i wymyślił równanie, które nazwano jego imieniem. To równanie i jego wyniki okazały się krytyczne w późniejszej pracy Penrose'a i Hawkinga.

W rzeczywistości, kiedy po raz pierwszy zapytałem Penrose'a, czy mógłbym wziąć udział w jednym z oferowanych przez niego kursów, zapytał mnie, skąd jestem. A kiedy powiedziałem mu, że przyjechałem z Prezydium w Kalkucie, Penrose zapytał, czy jestem spokrewniony z Amalem Kumarem Raychaudhurim. Powiedziałem mu, że nie, ale mnie nauczył. Hawking też był w pokoju, wspominał Somak Raychaudhury.

Nie wiem, czy Penrose i AKR (Amal Kumar Raychaudhuri) kiedykolwiek się spotkali, bo AKR zawsze miała siedzibę w Kalkucie. Ale wyniki AKR były czymś krytycznym dla ich własnej pracy i kilka razy to przyznali, powiedział.

Podziel Się Z Przyjaciółmi: