Nobel z fizyki 2020 przyznany kosmologowi i astronomom

Tegorocznymi laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki są Roger Penrose, Reinhard Genzel i Andrea Ghez - kosmolog i dwóch astronomów. Nagrodę przyznano za badania nad czarnymi dziurami.

Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki została tym razem rozdzielona na trzy osoby: jej połowę przyznano Rogerowi Penrose'owi – za odkrycie, że powstawanie czarnych dziur jest w pełni przewidywane przez ogólną teorię względności, a drugą połowę podzielono dodatkowo pomiędzy Reinharda Genzela i Andreę Ghez, za odkrycie supermasywnego, zwartego obiektu leżącego w centrum naszej Galaktyki. Ghez jest przy tym dopiero czwartą kobietą, która otrzymała nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Nie jest to pierwszy Nobel z fizyki przyznany naukowcom zajmującym się głównie badaniami z zakresu astronomii. Również przed rokiem Nagrodę Nobla w tej dziedzinie otrzymali astronomowie, którzy odkryli pierwszą planetę pozasłoneczną, okrążającą "typową" gwiazdę podobną do Słońca: Michel Mayor i Didier Queloz, a także kosmolog James Peebles.

Tegoroczna nagroda koncentruje się na badaniach czarnych dziur – zarówno pod kątem teoretycznym (Penrose), jak i nieco bardziej obserwacyjnym (Genzel, Ghez). Choć czarne dziury są wciąż bardzo tajemniczymi obiektami, w ostatnich dekadach poczyniono znaczące odkrycia i postępy związane z ich fizyką i obserwacjami. Warto dodać, że przez wiele lat były one wyłącznie matematycznymi ciekawostkami, wynikającymi z równań ogólnej teorii względności, a sam Albert Einstein wątpił w ich rzeczywiste istnienie. Dla współczesnych mu fizyków były one jedynie ciekawymi rozwiązaniami równań, opisującymi osobliwe obszary czasoprzestrzeni, z których nic, łącznie ze światłem, nie może uciec przed wyjątkowo silnym przyciąganiem grawitacyjnym.

Choć może nam wydawać się to dziś dosyć niezwykłe, pierwsze bezpośrednie wykrycia rzeczywistych czarnych dziur miały miejsce dopiero w końcu XX i początkach XXI wieku. Czarne dziury z definicji są czarne, czyli same w sobie niewidoczne dla teleskopów optycznych i radioteleskopów, czy innych instrumentów. O ich obecności, na przykład w centrum danej galaktyki, można natomiast wnioskować obserwując grawitacyjne oddziaływania z okoliczną materią. Dziś wiemy już, że te egzotyczne obiekty mogą być również bardzo różne pod względem mas. Istnieją czarne dziury o masach gwiazdowych, czyli rzędu od kilku do kilkunastu mas Słońca, jak i dużo cięższe i większe, tak zwane supermasywne czarne dziury, które formują się w centrach galaktyk dyskowych - w tym w środku naszej Drogi Mlecznej.

Wiek XXI kojarzy się zatem z pierwszymi detekcjami tych obiektów i pierwszymi zdjęciami cienia czarnej dziury w galaktyce M87. Niezależnie od tego - czarne dziury są też nadal intensywnie badane przez teoretyków. Jednym z nich jest słynny kosmolog Roger Penrose. W swej wieloletniej pracy naukowej wykazał on między innymi, że ogólna teoria względności Einsteina bezpośrednio implikuje obecność i tworzenie się czarnych dziur we Wszechświecie.

Reinhard Genzel i Andrea Ghez odkryli natomiast, że w centrum naszej Galaktyki również znajduje się niewidoczny, ale niezwykle masywny obiekt. Z prowadzonych już od wczesnych lat dziewięćdziesiątych badań ich zespołów wynika, że w obszarze nie większym niż Układ Słoneczny znajduje się masa łącznie odpowiadająca czterem milionom mas Słońca. Nie znamy na tę chwilę innego wiarygodnego wyjaśnienia teoretycznego, zatem - zdaniem uczonych - musi to być galaktyczna czarna dziura.

- Odkrycia tegorocznych laureatów Nagrody Nobla dały nam zupełnie nowe możliwości badań zwartych i supermasywnych obiektów – czarnych dziur. Mimo to te egzotyczne ciała niebieskie wciąż stawiają przed nami wiele pytań i motywują do dalszych badań. To nie tylko pytania dotyczące ich budowy, ale i wyniki testów teorii grawitacji w najbardziej ekstremalnych warunkach, czyli w ich bezpośrednim sąsiedztwie – zaznacza David Haviland, przewodniczący tegorocznego Komitetu Noblowskiego w dziedzinie fizyki.