Пионеры чёрных дыр: Нобелевку получили физики, развеявшие сомнения Эйнштейна

В Стокгольме объявили лауреатов Нобелевской премии по физике 2020 года.

Половину призовой суммы получит Роджер Пенроуз (Roger Penrose) из Великобритании. Премия присуждена ему за открытие, что образование чёрной дыры является надёжным предсказанием общей теории относительности. Оставшуюся половину разделят между собой Райнхард Генцель (Reinhard Genzel) из Германии и Андреа Гез (Andrea Ghez) из США за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики. На сегодняшний день общепризнанно, что упомянутый объект – чёрная дыра.

Роджер Пенроуз: открытие на кончике пера

Чёрные дыры – это тела с невероятно мощной гравитацией. Из-за этого тяготения ничто, даже свет, не может покинуть так называемый горизонт событий (образно говоря, поверхность чёрной дыры).

Существование таких объектов следует из общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Напомним, что это господствующая в современной науке теория пространства, времени и гравитации. На сегодняшний день она проверена многократно и самыми разными способами.

Сам Эйнштейн сомневался в существовании чёрных дыр. Однако в 1965 году, через десять лет после смерти гения, молодой тогда Роджер Пенроуз опубликовал революционную научную работу. В ней он показал, что чёрные дыры должны образовываться после смерти самых массивных звёзд.

Поясним, что уравнения ОТО чрезвычайно трудно решать. До работы Пенроуза физики концентрировались на немногочисленных случаях, когда удавалось получить точное решение.

Однако нынешний лауреат показал, что некоторые ключевые свойства пространства-времени можно выяснить, не находя полного решения головоломных уравнений. Для этого он разработал новые математические методы. Они позволили ответить на множество вопросов, в том числе и показать, как при гибели массивных звёзд образуются чёрные дыры.

Эта работа Пенроуза считается важнейшим вкладом в ОТО со времён Эйнштейна.

Заметим, что на сегодняшний день образование чёрных дыр в результате взрыва самых массивных звёзд считается общепризнанным фактом. Существование таких чёрных дыр было окончательно подтверждено после открытия гравитационных волн.

Райнхард Генцель и Андреа Гез: поймать монстра

Генцель и Гез возглавляли две независимые группы астрономов, пристально изучавшие объект Стрелец А*. Это компактное тело находится в самом центре Млечного Пути. Это самый мощный радиоисточник в Галактике, который ярко излучает и в других диапазонах длин волн.

Астрономы стремились выяснить его природу. А для этого прежде всего следовало установить массу и размеры небесного тела.

Учёные исследовали Стрелец А*, наблюдая обращающиеся вокруг него звёзды. Это было непростой задачей, ведь центр Млечного Пути закрыт облаками газа и пыли. Но лауреаты разработали методы, позволявшие наблюдать светила даже сквозь эту завесу.

Новаторские подходы и многолетние кропотливые наблюдения дали блестящий результат. Астрономы с большой точностью нанесли на карту орбиты звёзд, обращающихся вокруг сердца Галактики.

Результаты обеих групп оказались удивительными. В центре Млечного Пути находится объект массой в четыре миллиона солнц, который по размеру не больше Солнечной системы! Тело такой плотности может быть только чёрной дырой. Таким образом, группы Генцеля и Гез прояснили природу загадочного объекта в центре Галактики. Также эти результаты стали первым бесспорным доказательством существования чёрных дыр.

Сегодня общепризнанно, что в центре Млечного Пути обосновалась именно сверхмассивная чёрная дыра. Этот монстр окружён облаком падающей на него материи. Это раскалённое вещество и испускает мощное излучение, которым славится Стрелец А*.

На сегодняшний день наблюдатели тщательно изучили излучающее облако, окружающее чёрную дыру. Также астрономы собираются в ближайшие годы получить прямое изображение её горизонта событий.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о лауреатах Нобелевской премии по физике 2019, 2018 и 2017 годов.