Роджер Пенроуз довів, що з загальної теорії відносності випливає утворення чорних дір, а астрономи під керівництвом Рейнхарда Генцеля і Андреа Гез виявили надмасивну чорну діру в центрі нашої Галактики.
Половину Нобелівської премії з фізики за 2020 рік отримав фізик з Великобританії, професор Оксфордського університету Роджер Пенроуз (народився в 1931 році) «За відкриття того, що освіта чорної діри - надійне передбачення загальної теорії відносності»
Чорні діри, мабуть, найбільш незвичайний наслідок загальної теорії відносності, яку Альберт Ейнштейн представив в 1915 році. Ця теорія дала абсолютно нове розуміння гравітації, яка формує наш Всесвіт, і стала основою подальших її досліджень.
Перший теоретичний опис об'єкта, якому астрономи дали назву «чорна діра», з'явився всього через кілька тижнів після публікації загальної теорії відносності. Його отримав німецький астрофізик Карл Шварцшильд, який описав, як масивні тіла можуть викривляти простір і час, не відпускаючи від себе навіть світло. Цікаво, що, незважаючи на численні теоретичні дослідження цього питання, сам Ейнштейн не вірив, що чорні діри дійсно існують
До 1960-х років це питання було виключно теоретичним, але ситуація змінилася в 1963 році, коли були відкриті квазари, найяскравіші об'єкти у Всесвіті. Їхнє світло летить до Землі понад мільярд років. Але тоді вони повинні мати інтенсивність випромінювання як у декількох сотень галактик. Є тільки один спосіб отримати стільки енергії в обмеженому обсязі квазара - від речовини, що падає в масивну чорну діру. Тож питання про їхнє існування набуло особливої актуальності.
У січні 1965 року, через десять років після смерті Ейнштейна, Роджер Пенроуз, на основі загальної теорії відносності все ж зумів надійно довести, що чорні діри дійсно можуть утворюватися, і докладно описав їх. Для цього він використовував розроблені ним оригінальні математичні методи, які Нобелівський комітет назвав геніальними. Його новаторська стаття досі вважається найважливішим внеском у загальну теорію відносності з часів Ейнштейна. Розроблені ним топологічні методи нині відіграють велику роль у вивченні нашого викривленого Всесвіту.
Другу половину Нобелівської премії поділили астрономи з Німеччини та США Рейнхард Генцель (народився 1952 року) і Андреа Гез (народилася 1965 року) «За відкриття надмасивного компактного об'єкта в центрі нашої галактики».
Після відкриття квазарів астрономи дійшли висновку, що надмасивні чорні діри можуть бути виявлені всередині більшості великих галактик, включаючи Чумацький Шлях. Сто років тому американський астроном Харлоу Шеплі першим визначив центр Чумацького Шляху в напрямку сузір'я Стрільця. Пізніше астрономи виявили там сильне джерело радіохвиль, якому дали назву Стрілець A *. До кінця 1960-х стало ясно, що Стрілець A * займає центр Чумацького Шляху, навколо якого обертаються всі зірки галактики. Однак величезні хмари міжзоряного газу і пилу закривають від нас цю область. Тільки в 1990-х роках унікальні великі телескопи і нове інфрачервоне обладнання дозволили проводити систематичні дослідження Стрільця A *.
Рейнхард Генцель і Андреа Гез очолюють окремі дослідницькі групи астрономів, які з початку 1990-х років досліджують центр нашої Галактики. Вони розробили методи, що дозволяють бачити крізь величезні хмари міжзоряного газу і пилу центр Чумацького Шляху і компенсуючі спотворення, викликані атмосферою Землі.
Протягом майже тридцяти років астрономи стежили за рухом зірок у центрі нашої галактики. Дослідники відстежували близько тридцяти найяскравіших зірок і з великою точністю нанесли їх орбіти на карту. Найбільш швидко зірки рухаються в радіусі одного світлового місяця від центру. Так зірка, названа S2 або S0-2, здійснює обіг навколо центру галактики менш ніж за 16 років. Це надзвичайно короткий термін, тому астрономи змогли нанести на карту всю її орбіту. Для порівняння Сонцю потрібно понад 200 мільйонів років, щоб зробити одне коло навколо центру Чумацького Шляху.
Використовуючи отримані орбіти зірок, Генцель, Гез і їхні колеги представили переконливі докази того, що там ховається невидимий надмасивний об'єкт. Близько чотирьох мільйонів сонячних мас зібрано разом в області розміром не більше нашої Сонячної системи. Судячи з усього, це надмасивна чорна діра.
Незважаючи на настільки значні досягнення, чорні діри, як і раніше, викликають безліч питань і вимагають подальших досліджень. Як за їхньою внутрішньою структурою, так і з перевірки теорії гравітації в екстремальних умовах Швидше за все, ці дослідження відкриють шлях до нових відкриттів. У Всесвіті є ще багато секретів і сюрпризів.
За матеріалами Нобелівського комітету.