Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymało troje badaczy czarnych dziur: Anglik Roger Penrose z Oxford University, Niemiec Reinhard Genzel z Max Planck Institute for Extraterrestial Physics oraz Amerykanka Andrea Ghez z University of California, Los Angeles. Jaki jest ich dorobek?
Penrose – fizyk, matematyk, filozof
Roger Penrose jest weteranem badań osobliwości kosmicznych i czarnych dziur. A także jednym z największych uczonych naszych czasów. Jest fizykiem i matematykiem, który już w 1965 r. udowodnił, że istnienie czarnych dziur, czyli obiektów zagęszczonych grawitacją do punktu matematycznego, wynika wprost z Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina. Co ciekawe, sam Einstein nie wierzył, że takie twory jak czarne dziury w ogóle mogą istnieć. Penrose współpracował w tej dziedzinie ściśle ze Stephenem Hawkingiem, a ich wspólny artykuł z 1970 r. „Osobliwości w kolapsie grawitacyjnym i kosmologii” do dzisiaj jest uznawany za biblię badaczy czarnych dziur i osobliwości kosmicznych. Można powiedzieć, że Penrose był tym uczonym, który pierwszy dowiódł, że coś takiego jak czarne dziury na pewno w kosmosie się znajdują. I miał rację. Niedługo potem same czarne dziury zaczęto odkrywać obserwacyjnie – zarówno te mniejsze, czyli gwiazdowe, jak i te ogromne, supermasywne, znajdujące się w centrach większości obserwowanych galaktyk. A niedawno, w maju zeszłego roku, po odkryciu bardzo silnej fali grawitacyjnej pochodzącej z kolizji dwóch potężnych czarnych dziur potwierdzono, że istnieje trzecia kategoria tych obiektów, tzw. czarne dziury pośrednie, o masach od kilkuset do 100 tys. mas Słońca.
Roger Penrose dla „Polityki” o Wszechświecie bez początku i końca
Penrose zasłużył się też jako pionier tzw. kwantowej grawitacji. Postulował, że teoria kwantów musi zostać uzupełniona o grawitację właśnie – inaczej na zawsze pozostanie niekompletna. Jest też autorem wielu niezwykle ciekawych książek popularnonaukowych o kosmologii, otaczającym nas świecie, ale też o kondycji człowieka. „Nowy umysł cesarza”, „Makroświat, mikroświat i ludzki umysł”, „Cienie umysłu” – to tylko niektóre z bogatej twórczości Penrose’a.
Ghez – czwarta kobieta z Noblem z fizyki
Pozostała dwójka nagrodzonych w tym roku to astronomowie, którzy obserwacyjnie udowodnili, że w centrum naszej Galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura – czyli tzw. źródło Sagittarius A*. Ma masę około 4,5 mln Słońc. Andrea Mia Ghez specjalizowała się w obserwacjach centralnych obszarów Mlecznej Drogi w podczerwieni, dzięki czemu mogła przeniknąć przez gęste warstwy pyłu i gazu, które stanowią przeszkodę nie do pokonania w klasycznych, optycznych obserwacjach. W 2012 r. jej zespół odkrył bardzo blisko tego centrum gwiazdę SO-102 i potrafiąc określić jej prędkość orbitalną, mógł wyznaczyć masę centralnego obiektu (czarnej dziury). Ta wartość jest przyjmowana do dzisiaj za prawdziwą.
Czytaj także: Monstrualna czarna dziura zaskakuje naukowców
Genzel – znawca ewolucji galaktyk
Wreszcie trzeci nagrodzony uczony – Reinhard Genzel – także jest astronomem specjalizującym się w obserwacjach gwiazd w centrum naszej Galaktyki w zakresie podczerwonym i submilimetrowym. Jako pierwszy wraz z zespołem był w stanie dokładnie śledzić ruch gwiazd poruszających się najbliżej tego centrum i dowiódł, że muszą one okrążać niezwykle masywny obiekt, którym może być tylko centralna galaktyczna czarna dziura. Genzel jest też znawcą ewolucji galaktyk, a w 2018 r., śledząc ruch szybko (7650 km/s) poruszającej się gwiazdy S2 niezwykle blisko źródła Sagittarius A*, po raz kolejny potwierdził prawdziwość Ogólnej Teorii Względności Einsteina.
Kolejny Nobel dla nauk o niebie
Warto zauważyć, że aż siedem Nagród Nobla w dziedzinie fizyki przyznanych od 2002 r. do teraz otrzymali uczeni badający kosmos. W całym ubiegłym stuleciu podobnych nagród było zaledwie pięć. Przy czym spora liczba nagradzanych prac i odkryć pochodzi sprzed wielu lat. Można powiedzieć, że kosmos stał się dziś w pewnym sensie modny. Z czego to wynika? Zdaniem prof. Tomasza Bulika z Obserwatorium Astronomicznego Wydziału Fizyki UW, w fizyce klasycznej już jakiś czas temu osiągnęliśmy coś w rodzaju szklanego sufitu nad głowami. By ten sufit przebić, potrzeba naprawdę wielkich i długotrwałych wysiłków. Oraz iście przełomowych odkryć. W badaniach astronomicznych i astrofizycznych pułap jest wciąż dość wysoko. Dlatego złoty czas rozwoju nauk o niebie będzie trwał jeszcze długo.
Zobacz także: Pierwsze zdjęcie czarnej dziury