Нобелевку по физике вручат за изучение сверхмассивных объектов

Теоретические работы по образованию черных дыр и практические наблюдения, доказывающие существование этой области в центре Млечного пути, принесли Нобелевскую премию по физике британскому математику Роджеру Пенроузу, немецкому астрофизику Рейнхарду Генцелю и американскому астроному Андреа Гез. Представители Нобелевского комитета говорят, что им удалось доказать то, в чем сомневался сам Альберт Эйнштейн,— существование черных дыр. И эти работы «открыли новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов».

Нобелевский комитет второй год подряд отмечает премией по физике открытия и исследования в области астрофизики. Половину премии (в этом году ее размер составляет примерно $1,1 млн) получит британский физик и математик Роджер Пенроуз «за открытие, согласно которому образование черных дыр является надежным подтверждением общей теории относительности». Вторую — немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и американский астроном Андреа Гез «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики». Напомним, в 2019 году премию по физике получили канадско-американский физик Джеймс Пиблс за «теоретические открытия в области физической космологии» и швейцарцы Мишель Майор и Дидье Кело — за открытие первой экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа.

В сообщении Нобелевского комитета под названием «Черные дыры и самый темный секрет Млечного пути» эти области названы «одним из самых экзотических явлений во Вселенной».

«Открытия лауреатов этого года показали новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов,— заявил председатель Нобелевского комитета по физике Дэвид Хэвиленд.

— Но эти объекты по-прежнему вызывают много вопросов, мотивирующих дальнейшие исследования. Не только вопросы об их внутренней структуре, но и вопросы о том, как проверить нашу теорию гравитации в экстремальных условиях в непосредственной близости от черной дыры».

«Роджер Пенроуз показал, что общая теория относительности обосновывает образование черных дыр,— говорят в Нобелевском комитете.— Рейнхард Гензель и Андреа Гез обнаружили, что невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики. Сверхмассивная черная дыра — единственное известное объяснение». Также отмечается, что Роджер Пенроуз «использовал гениальные математические методы в своем доказательстве того, что черные дыры являются прямым следствием общей теории относительности Альберта Эйнштейна», тогда как «сам Эйнштейн не верил, что черные дыры действительно существуют». А группы ученых под руководством ученых Гензеля и Гез, «используя самые большие в мире телескопы и разработав методы, позволяющие видеть сквозь облака межзвездного газа и пыли центр Млечного пути», «обнаружили чрезвычайно тяжелый невидимый объект, который тянет за собой нагромождение звезд, заставляя их метаться с головокружительной скоростью»: «Около 4 млн солнечных масс собраны вместе в области размером не больше нашей Солнечной системы».

«Многие из нас учились на книгах Роджера Пенроуза,— рассказал “Ъ” заведующий лабораторией и замдиректора Института космических исследований РАН Александр Лутовинов.— Он сделал огромное количество работ теоретического плана, именно по его теоретическим обоснованиям стало понятно, что представляют собой черные дыры и как получать сингулярность (ситуация, когда материя вынуждена сжиматься до точки,— пространственная сингулярность и ситуация, когда световые лучи исходят из области с бесконечной кривизной,— временная сингулярность.— “Ъ”), например, при коллапсе звезд». Сингулярность предсказывается в общей теории относительности Эйнштейна, продолжил он, согласно ей, черные дыры должны существовать, но «Роджер Пенроуз более 50 лет назад показал, что такие сингулярности могут формироваться, когда массивная звезда взрывается, а в центре остается компактный объект, который может быть черной дырой». «Далее у него была серия работ по сингулярности и ее связи с горизонтом событий — некоей последней границей вокруг черной дыры, за которую уже никакая информация не выходит»,— добавил ученый.

Директор Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Константин Постнов заявил, что Роджер Пенроуз — «гениальный ученый, применивший новые оригинальные математические методы для развития теории гравитации».

Он отметил, что впервые гравитационный коллапс рассчитали еще в 1939 году американские ученые Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер, «но использовали сферически-симметричную конструкцию»: «А Пенроуз математически точно доказал, что вне зависимости от начальных возмущений все мировые линии частиц должны образовывать сингулярность».

Господин Лутовинов, говоря о вкладе двух других лауреатов, указал, что «две конкурирующие дружеские группы независимо подтвердили движения звезд вокруг галактического центра и то, что там находится сверхмассивная черная дыра»: «Они взяли несколько десятков звезд и в течение нескольких десятков лет за ними следили, измеряли их положение на небе, прослеживали траектории. И оказалось, что звезды движутся вокруг некоего общего центра масс, который весит примерно 4 млн масс Солнца размером с Солнечную систему. И это первое прямое доказательство, что в нашей галактике существует сверхмассивная черная дыра». А господин Постнов напомнил, что еще в 1971 году британский астрофизик Мартин Рис предположил, что нечто в центре Млечного пути может быть черной дырой: «Но в центр Млечного пути нелегко заглянуть, он скрыт пылевыми облаками, которые поглощают видимое излучение. И только в 1990-х годах появились телескопы, которые могли проводить подобные наблюдения». При этом, говоря о возможности нахождения черной дыры прямо в центре нашей галактики, Константин Постнов обратил внимание на формулировку Нобелевского комитета: «Там написано, что премия присуждается за открытие массивного сверхкомпактного объекта, то есть члены комитета оставляют шанс для будущих исследований, что не черная дыра, а что-то иное».

Валерия Мишина