22:05
Нобелевская премия: как Пенроуз, Гензель и гез помогли поставить черные дыры в центр современной астрофизики

Присуждение в этом году Нобелевской премии по физике Роджеру Пенроузу, Рейнхарду Генцелю и Андреа Гезу будет встречено с огромным удовольствием физиками и астрономами всего мира. Она признает центральное значение черных дыр в современной астрофизике и уникальный вклад этих трех ученых в ее установление.

Физика, описывающая черные дыры, исходит из общей теории относительности Эйнштейна (обычно сокращенной до гр). GR немногим более ста лет, и с самого начала рассматривалась как теория беспрецедентного математического усложнения.

После некоторых ранних успехов, таких как наблюдение, что траектории звездного света изгибаются под действием силы тяжести, когда они проходят вблизи Солнца, огромная алгебраическая сложность GR быстро сделала его захолустьем физики. Кропотливо выведенные решения уравнений Эйнштейна не нашли практического применения в экспериментах по проверке теории.

Хотя одно из этих решений намекало на свойства, которые, как мы теперь знаем, были характерны для черных дыр, в то время они не были поняты. И, во всяком случае, они часто отвергались как искусственные продукты предположений, сделанных для математического удобства. Казалось, мало надежды на экспериментальные испытания, которые выявили бы большие и принципиально новые эффекты гр.

Пенроуз-физик-теоретик, который сделал важнейшее открытие, положившее начало возрождению теории гр из этого кажущегося тупика в ее сегодняшнее динамическое состояние, где ее предсказания – особенно о черных дырах – постоянно проверяются и проверяются.

Гензель и гез-два астронома, чьи наблюдательные группы независимо друг от друга подтвердили самое экстравагантное предсказание гр, показав, что наша собственная галактика, Млечный Путь, имеет в своем сердце чрезвычайно массивную черную дыру, описанную в сложных деталях теорией.

Роджер Пенроуз, Андреа Гез и Рейнхард Генцель. PAP / UCLA / MPE

Фундаментальное понимание Пенроуза состояло в том, что гр определяет физическую причинность: ни один физический эффект не может двигаться быстрее света, а гравитация искривляет свет и определяет, как он движется. И в частности, гравитация всегда притягивает и никогда не отталкивает. В 1965 году он показал, что только эти свойства делают объекты, которые мы теперь называем черными дырами, неизбежным следствием гр.

Важнейшей особенностью этого фундаментального результата является то, что он не допускает никаких геометрических симметрий в материи, которая в конечном итоге коллапсирует под действием собственной гравитации, образуя черную дыру. Например, он не обязательно должен быть идеально сферическим. Любое бесформенное скопление материи закончится как черная дыра, если она пройдет то, что Пенроуз определил как точку невозврата, поскольку она сначала захватывает свет вокруг себя.

В последующие годы он вспоминал, как неявно осознал этот важный момент, переходя лондонскую улицу в компании привлекательного коллеги-физика Айвора Робинсона, и был так захвачен их разговором, что поначалу не мог вспомнить, что именно заставило его чувствовать себя таким счастливым, переходя улицу.

Я хорошо помню шок от осознания того, насколько совершенно новым был этот подход, когда несколько лет спустя я был молодым аспирантом GR. Он обошел сложность решения уравнений гр, и его совершенно общие методы заставили астрофизиков серьезно отнестись к идее черных дыр как потенциально наблюдаемых объектов.

Теперь мы знаем, например, о многих звездных двойных системах, где одна из звезд коллапсирует, образуя черную дыру, открытие, которое привело к получению Нобелевской премии 2002 года для Риккардо Джаккони.

Сверхмассивное открытие

Гензель и гез возглавляют исследовательские группы, которые независимо друг от друга показали, что в центре Млечного Пути находится гораздо более массивная черная дыра. Они сделали это, наблюдая движение звезд вокруг этого невидимого объекта.

Годы кропотливых наблюдений обеих групп выявили богатую картину около 40 звезд, вращающихся на небе с различными периодами, эксцентриситетами и наклонениями. Каждая из этих орбит сообщает нам массу объекта, гравитация которого притягивает их, и все они сходятся на одной огромной величине, примерно в 4 миллиона раз превышающей массу Солнца. Но данные радиоволн, испускаемых вблизи объекта, указывают на то, что он удивительно мал, что позволяет предположить, что это должна быть черная дыра.

Недавние наблюдения показывают, что орбиты ближайших к центру галактики звезд не являются совершенными эллипсами, а медленно перемещаются, образуя на небе розетки. Это именно то, что предсказывает GR для очень близких орбит вокруг черной дыры. Независимые, но почти идентичные результаты двух групп оставляют очень мало места для сомнений в том, что это наша собственная локальная сверхмассивная черная дыра.

Последствия этого очень серьезны, и я всего лишь один из многих астрофизиков, изучающих их. Наблюдения убедительно показывают, что в центре почти каждой галактики есть своя сверхмассивная черная дыра – многие из них гораздо массивнее, чем в Млечном Пути, – и что эти массы тесно связаны с детальными свойствами галактик-хозяев. Эти сверхмассивные черные дыры, очевидно, играют важную роль в создании галактик такими, какие они есть, создавая архитектуру Вселенной, в которой мы живем.

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Рассказы с передовой пандемии коронавируса


Серповидная тень сверхмассивной черной дыры Мессье 87 колеблется


Потенциал обитаемости на этих экзопланетах наклоняется в правильном направлении

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 70 | Добавил: admin | Теги: Нобелевская премия: как Пенроуз, дыра, MPE, Черная дыра, Pap, нобелевская премия, Гензель и гез помогли поставить чер, млечный путь, массивная черная дыра | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar