Перейти к основному содержанию
Прямой эфир
Главный слайд
Начало статьи
Галактический успех: Нобеля по физике вручили за черные дыры
2020-10-06 15:31:27">
2020-10-06 15:31:27
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Нобелевская премия по физике 6 октября была присуждена за открытие черных дыр. Теоретическое доказательство их существования и связь с теорией относительности Альберта Эйнштейна обеспечил известный английский физик Роджер Пенроуз, за что ему вручили половину денежной премии. А вот экспериментально существование черных дыр параллельно и независимо друг от друга подтвердили немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и астроном из США Андреа Гез. Им и досталась вторая половина премии.

Это не фантастика

Трое ученых, отмеченных высшей научной наградой, внесли огромный вклад в доказательство существования черных дыр, о которых стали задумываться еще в начале ХХ века — сразу после того, как Альберт Эйнштейн представил миру теорию относительности. Однако тогда все это было догадками, в которые не верил и сам Эйнштейн.

Сложность состояла в том, чтобы математически увязать эти массивные объекты, которые должны находиться в середине галактик, с физическими законами.

нобелевская премия

Объявление лауретов Нобелевской премии по физике 2020 года в Шведской Королевской Академии Наук, Стокгольм, 6 октября 2020 года

Фото: Global Look Press/Wei Xuechao/XinHua

Получившие премию ученые доказали, что черные дыры — не фантастика, а реально существующие объекты. Это великое достижение, — считает профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета (проект повышения конкурентоспособности образования «5-100») Сергей Кетов. — Роджер Пенроуз развил теорию черных дыр, а Рейнхард Генцель и Андреа Гез подтвердили на основании гравитационного поля существование сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Родившийся в 1931 году Роджер Пенроуз сегодня — один из известнейших мировых ученых. Его книги переведены на множество языков, ими зачитываются любители космологии. А вот сам Роджер, по его словам, никогда не любил читать. На вопрос о его любимой книге в интервью журналу Discover он ответил: «Чтение было не совсем тем, чем я занимался».

Роджер Пенроуз

Роджер Пенроуз

Фото: REUTERS

Российским читателям, возможно, будет приятно узнать, что его бабушка происходила из латвийской еврейской семьи и жила в Санкт-Петербурге, пока не покинула страну в конце XIX века. Кстати, в Россию ученый приезжал с лекциями не так давно, в 2013 году.

Математика Роджеру поначалу не очень давалась, хоть и нравилась. Просто он был настолько медлительным, что на решение задач у него уходило в два раза больше времени, чем у остальных, поэтому его даже перевели в специальный класс младшей школы. Однако в результате мальчик стал Нобелевским лауреатом, получив премию именно за математические расчеты.

Своими расчетами он доказал, что черные дыры могут образовываться и существовать в реальных условиях. Они вписываются в теорию относительности Эйнштейна.

Увидеть то, чего нет

После того, как возможность существования черных дыр была доказана, немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и параллельно с ним американка астроном Андреа Гез, возглавившие отдельные исследовательские группы, изучающие центр нашей галактики, сумели увидеть на небе искривления траектории пролетающих мимо черной дыры объектов.

андреа гез

Андреа Гез

Фото: REUTERS/Elena Zhukova/University of California Los Angeles/Sipa USA

Единственным объяснением этого искривления было существование черной дыры. Но увидеть ее саму невозможно, так как дыра поглощает все, включая свет.

Андреа Гез, по ее словам, смотрит в телескоп с четырех лет. Правда, в детстве девочку больше интересовало то, что творится в квартирах соседей из соседних домов, но сейчас она увидела то, что действительно достойно мировой награды.

Рейнхард Генцель и Андреа Гез возглавляют большие группы инженеров и астрофизиков, которые уже четверть века бьют в одну точку, находящуюся в центре нашей галактики — гигантскую массивную черную дыру, которую очень трудно исследовать, — объяснил старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, доцент физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Сурдин.

Рейнхард Генцель

Рейнхард Генцель

Фото: Global Look Press/Imago

Эта точка закрыта многослойным пылевым одеялом, и добраться до нее было нелегко, сделать это удалось это только в инфракрасном диапазоне. Различить мелкие детали было невозможно, пока коллектив инженеров и астрофизиков не создал замечательную вещь — адаптивную оптику, которая приспосабливается к флуктуациям земной атмосферы. Это позволило убрать недостатки в изображениях, которые вносила атмосфера нашей планеты.

Чтобы это сделать, пришлось задействовать два крупнейших на данный момент телескопа. Немецкий астроном Рейнхард Генцель и его группа первоначально использовали NTT (New Technology Telescope) — телескоп на горе Ла Силья в Чили, а впоследствии — VLT (Very Large Telescope) на горе Паранал, также в Чили. VLT имеет самые большие в мире монолитные зеркала, каждое диаметром более восьми метров.

Обсерватория Кека

Обсерватория Кека на горе Мауна-Кеа, Гавайские острова, США

Фото: facebook.com/Mauna Kea Observatory

Андреа Гез и ее исследовательская группа использовали обсерваторию Кека, расположенную на гавайской горе Мауна-Кеа. Его зеркала имеют диаметр почти 10 метров, и в настоящее время являются одними из самых больших в мире.

В конце концов астрономы поняли, что в середине нашей галактики Млечного пути находится гигантская черная дыра, которая должна быть эквивалентна примерно 4 млн солнечных масс.

Астрофизика на подъеме

Может показаться удивительным, что премию второй год подряд присуждают за достижения в астрофизике. Но этому есть объяснение.

За последние два года появилось множество интересных открытий, в первую очередь публикация результатов исследования с помощью так называемого «телескопа горизонта событий», — рассказала научный сотрудник отдела теоретической астрофизики Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Елена Михеева. — Он первым построил изображение черной дыры, которое было опубликовано в журнале Astrophysical Journals 10 апреля 2019 года. Полученные данные нужно осмыслить, перепроверить, но в целом это замечательный результат, который сильно продвинул вперед всю астрофизику и астрономию.

нобелевская премия
Фото: Global Look Press/Jan Woitas/dpa

Это спровоцировало значительный рост публикаций по черным дырам, что вполне могло повлиять на решение Нобелевского комитета.

Эксперт отметила, что наука развивается «волнами», и в каждой ее области бывают периоды подъемов и спадов. Иногда материалы по теме накапливаются долгое время, что приводит в некий момент к лавинообразному росту публикаций. Сейчас такой подъем количества интересных данных наблюдается в области астрофизики.

Казалось бы, космические открытия могут дать людям понимание того, как устроена Вселенная, но не практическую пользу. Однако эксперты опровергают это утверждение.

По словам профессора Высшей инженерно-физической школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Александра Иванчика, вся фундаментальная физика рано или поздно получает практическую ценность. Эксперт сравнил черные дыры с четкими маяками во Вселенной, с помощью которых можно осуществлять координатную привязку.

— Системы навигации, в частности, используют и черные дыры в активных ядрах галактик для уточнения координатного позиционирования, — пояснил эксперт. — Так что они уже имеют практическое применение.

черная дыра

Первая фотография чёрной дыры, сделанная телескопом Event Horizon Telescope

Фото: Global Look Press/Xinhua

Руководитель научной программы «РадиоАстрон» Юрий Ковалев добавил, что без учета общей теории относительности Альберта Эйнштейна системы глобального позиционирования, например, ГЛОНАСС, не будут работать с той точностью, которая нужна.

Появление большого количества данных, в свою очередь, порождает новые теории. Поэтому вполне вероятно, что в следующем году награду снова получат ученые, чьи работы посвящены космосу и астрофизике. Например, в ближайшее время астрономы ожидают открытия природы черной материи, точнее, того, что же является физическим носителем этого загадочного вещества. Впрочем, порой полученные результаты только отбрасывают теорию назад, и тогда на подъеме оказывается совсем другая область физики.