노벨 물리학상 올해는 우리 은하의 중심에 숨어있는 거대한 사람의 발견을 포함하여 블랙홀의 본질에 대한 선구적인 연구를 수여합니다.
상금의 절반은 1960 년대에 블랙홀의 형성과 안정성에 관한 작품으로 옥스포드 대학의 수학자 인 로저 펜 로즈 (Roger Penrose)에게갑니다. 나머지 절반은 두 명의 천문학 자 :Max Planck 외계 물리학 연구소의 Reinhard Genzel과 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학의 Andrea Ghez의 Andrea Ghez가 공유합니다. 1990 년대 이래로, 그들은 은하수의 중심에서 별을 추적하는 라이벌 연구 그룹을 이끌었고, 그들의 궤도가 초대형 블랙홀 (SMBH)으로 알려진 것에 의해 구부러 졌다는 것을 보여주었습니다.
블랙홀의 개념 - 대상이 너무 커서 중력이 빛을 탈출하는 것을 방지합니다. 앨버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 1915 년에 자신의 중력 이론 인 일반 상대성 이론을 발표했다. 질량과 에너지가 공간과 시간의 구조를 날 때 중력이 발생한다고 말하면서, 자유롭게 떨어지는 물체의 궤적이 태양 주위의 지구의 타원형 궤도와 같은 곡선을 유발하게한다. 불과 1 년 후, 독일의 물리학 자 Karl Schwarzschild는 시공간의 구덩이 모양을 시공간 질량으로 만들어 이벤트 지평을 예측하고 있음을 보여 주었다. 그것은 빛이 여전히 탈출 할 수있는 지점 질량 주위의 구의 가장자리를 나타냅니다.
그러나, 별이 불에 타 버린 별 개념은 실제로 우주 에서이 기괴한 공간으로 이어질 수 있다는 개념은 1939 년까지 도착하지 않았다. 물리학 자 J. Robert Oppenheimer와 George Volkoff는 중성자 스타가 너무 대규모로 자라면 자체 무게로 무게로 붕괴되어 Ultraintense 중력 필드를 남겨 두어야한다고 계산했다. 그들의 작품은 천체 물리학 자들의 현재 이해를 예고했다.
Oppenheimer와 그의 동료들은 이탈 스타가 이벤트 지평을 형성해야한다는 것을 증명하지 않았다. 그 문제가 어떻게 든 소용돌이 치거나 죽은 별의 중력장이 붙어 있지 않을 수도 있다는 것은 생각할 수있었습니다. 1960 년대에 Penrose는 극심한 수학적 엄격함을 가지고 블랙홀의 형성이 본질적으로 불가피했으며 더 많은 질량을 삼켜 버릴 때 파괴 할 수 없을 것이라는 것을 보여주었습니다. 플로리다 대학교 (University of Florida)의 일반 상대성 전문가 인 클리포드 윌 (Clifford Will)은“당신이 무엇을했는지는 중요하지 않았다. "그것은 분리되지 않고 단지 성장할 것입니다."
Will 은이 상이 2018 년에 사망하고 Penrose와 협력 한 Stephen Hawking에게 상금으로 간주 될 수 있다고 제안합니다. 실제로, Penrose의 주요 예측은 소위 호킹 펜로즈 정리에서 짜여져 있습니다. Penrose는 Hawking이 블랙홀 주변의 지평선 형성에 관한 그의 아이디어를 가져 와서 우주론과 우주의 탄생에 적용했다고 지적했다. Penrose는“그들은 내가 한 일에 분명히 발전했다.
요컨대, Penrose는 일반적인 상대성 이론이 블랙홀이 실제적이고 안정적인 천체 물리적 대상이 될 것이라고 암시했다고 밝혔다. Uppsala University의 이론적 물리학 자 Ulf Danielsson은 노벨 물리학위원회의 일원이라고 말했다. "Penrose는 이론적 기초를 놓아서``예,이 물건들이 존재합니다. 우리가 나가서 그들을 찾으면 그들을 찾을 수있을 것으로 기대할 수 있습니다. '"
.Penrose의 발전 이후 천문학 자들은 블랙홀에 대한 풍부한 증거를 발견했습니다. 그들은 눈에 보이지 않는 동반자를 공전하는 별을 발견했으며, 추정 블랙홀로 사라짐에 따라 과열 가스가 뜨거워지는 것을 볼 수있었습니다. 중력파 감지기는 이러한 별 크기의 블랙홀에 대해 클린 처를 제공했지만 은하 거인은 아닙니다.
궁수 자리 A* (Sgr A*)로 알려진 은하수의 중심에있는 사람은 수백만 개의 태양 질량이며 26,000 광년 거리입니다. 그러나 검은 색 일뿐 만 아니라 이벤트 수평선은 머큐리의 궤도에 들어갈 것입니다. 게다가, 은하 센터는 가스와 먼지로 망원경을 쥐고있다.
Ghez와 Genzel의 스파링 팀은 관찰 기술을 한계로 밀어함으로써 매우 간단한 연구를 수행했습니다. 그들은 단일 별의 진행 상황을 SGR A*에 가깝게 궤도에 올렸을 때 단순한 뉴턴 메커니즘을 통해 선정 된 대상이 선형 질량을 가져야 함을 보여주었습니다. 하버드 대학교의 이론적 천체 물리학자인 셀마 데 밍크 (Selma de Mink)는“고등학교 물리학을 통해 우리가 볼 수없는 일이 있어야한다는 것을 이해하는 데 먼 길을 갈 수있다.
그들의 연구는 적외선 탐지기에 의해 가능했습니다. 약 2 마이크로 미터의 파장은 달콤한 지점으로 판명되었습니다. 그 적외선 광자는 안개를 관통 할 수 있고 지구 대기의 난기류에 의해 너무 방해받지 않았습니다. 적외선 파장은 또한 별을 상대적으로 정확하게 찾을 수있을 정도로 작았습니다.
1990 년대에 Genzel과 Ghez의 그룹은 두 팀에 의해 S2 또는 S0-2로 알려진 단일 스타에 걸렸습니다. Radboud University의 천체 물리학자인 Heino Falcke는“Andrea와 Reinhard는 수년 동안 전설적인 경쟁을 벌였다. S2에 대한 정확한 수정을 위해 팀은 이용 가능한 가장 큰 망원경이 필요했습니다. Genzel의 경우 유럽의 매우 큰 망원경의 8 미터 망원경과 Ghez의 트윈 10 미터 Keck 망원경
가 필요했습니다.2002 년에 S2의 타원형 궤도는 SGR A*와 가장 가까운 지점에 도달하는 것처럼 보였다. 200 억 킬로미터 또는 17 시간 이내에 왔으며 초당 5000km, 빛 속도의 3%로 이동했습니다. 그런 다음 팀은 보이지 않는 대상에 대한 결론을 도출하기에 충분한 궤도를 가지고있었습니다. 그들은 4 백만의 태양의 무게를 계산하고 집중된 대상이어야한다고 계산했습니다. 블랙홀 일뿐입니다. 케임브리지 대학교의 Gerry Gilmore는“Penrose가 이론으로 예측 한 내용, 블랙홀이 실제로 존재한다는 것을 관찰함으로써 증명했다.
이 팀은 2008 년 첫 번째 전체 궤도와 2018 년 두 번째 긴밀한 접근법을 통해 S2를 계속 따르고 있습니다. 그들은 이러한 데이터를 사용하여 일반적인 상대성을보다 엄격한 테스트에 적용했습니다. Falcke는“그들은 초대형 블랙홀을위한 기초를 마련했다.
S2 결과만큼 우수한 연구원들은 SMBH의 존재에 대한 더 직접적인 증거를 원한다. 그리고 2019 년에 이벤트 Horizon Telescope (EHT)는 은하수의 인근 은하 중 하나 인 M87의 중심에서 더 큰 괴물의 그림자를 드러내는 데 성공했습니다. 그 블랙홀에는 수십억 개의 태양열이 있습니다. EHT 협력은 SGR A*를 이미지화하려고 시도했지만 지금까지 결정적인 결과를 제시하는 데 방해가되었습니다.
Ghez는 물리학에서 노벨상을 수상한 네 번째 여성이며, 지난 3 년간 두 번째로 상을 받았습니다. De Mink는“이것은 나에게 많은 것을 의미한다. 최근 몇 년 동안 노벨 과학상은 다양성 부족으로 비판을 받았습니다.
55 세에 Ghez는 비교적 젊은 수상자입니다. Penrose (89)는 가장 오래된 것 중 하나입니다. 그러나 Penrose는 상을 받기 위해 오랫동안 기다리는 것에 대해 후회가 없다고 말합니다. "나는 노벨을 너무 일찍 얻은 사람들을 알고 과학을 망쳤다"고 그는 말했다. "나는 충분히 오래된 것 같아요."
