Сегодня, 6 октября, стали известны имена лауреатов Нобелевской премии 2020 по физике. Ими стали Роджер Пенроуз из Великобритании («за открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности»), а также Андреа Гез из США и Райнхард Генцель из Германии («за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей Галактики»). Таким образом, все они получили премию за прояснение «самых темных тайн Вселенной», то есть за изучение черных дыр.
Ученые РАН и МГУ рассказали, что за какие конкретно достижения победителям была присуждена столь высокая награда.
Константин Александрович ПОСТНОВ — директор Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (ГАИШ МГУ):
«В начале 1990 гг. Райнхард Генцель и Андреа Гез организовали наблюдение за центром нашей Галактики на крупнейших телескопах в Чили (8-м телескопы VLT Европейская Южная Обсерватория) на Гавайских островах (10-м телеcкопы им. Кека). Они изучали движение звезд вокруг предполагаемой сверхмассивной черной дыры в центре Млечного пути. Как вы знаете, центр Галактики закрыт от нас пылевыми облаками, его невозможно наблюдать в видимом свете, поэтому нужно было перейти в ближнюю инфракрасную область. Для получения изображений с дифракционным угловым разрешением (максимально доступном для телескопов) эти группы использовали сначала метод спекл-интерферометрии, а затем — адаптивную оптику. По движению звезд вокруг единого общего центра масс была очень точно измерена его масса (4,6 миллиона солнечных масс). Эти многолетние наблюдения стали важнейшим экспериментальным результатом и убедительным указанием на то, что объект в центре нашей Галактики не может быть ни чем иным, как черной дырой. Но заметьте, как осторожно Нобелевским комитетом сформулировано описание: «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей Галактики». То есть какой-то шанс на то, что этим объектом может оказаться не черная дыра, а, скажем, кротовая нора, они всё же оставляют.
Что касается Роджера Пенроуза, то это знаменитый математик и физик-теоретик, который аккуратно доказал, исходя из уравнений общей теории относительности, что образование черных дыр неизбежно при произвольных начальных условиях коллапса. Он изучил структуру пространства-времени вокруг и внутри черных дыр, прибегая к довольно изящным математическим методам.
Российские ученые также внесли заметный вклад в изучение черных дыр. Можно вспомнить, например, работы чл-корр. РАН Игоря Дмитриевича Новикова, который внес огромный вклад в исследование черных дыр, их структуры, примерно в то же время: в середине 1960-х годов. А что касается сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, то большой вклад был внесен пионерскими работами академика Анатолия Михайловича Черепащука и Виктора Михайловича Лютого из ГАИШ МГУ, которые в начале 1970-х годов предложили метод спектроскопического измерения масс центральных объектов в ядрах галактик. Этот метод сейчас признан и используется во всем мире».
Геннадий Семёнович БИСНОВАТЫЙ-КОГАН — главный научный сотрудник, член Учёного совета Института космических исследований РАН и Учёного совета Учебно-научного института гравитации и космологии, Член Европейской академии наук с 2003 года:
«Все трое победителей — известные ученые с мировым именем. Роджер Пенроуз, на мой взгляд, самый выдающийся математик, работающий на стыке математики и физики, из ныне живущих. Он внес огромный вклад и в математику, и в общую теорию относительности. Им предсказан механизм извлечения энергии из вращающейся черной дыры, доказана теорема о сингулярности, которая неизбежно возникает при коллапсе с образованием черных дыр, и сделан ряд других фундаментальных работ. Его классические работы и методы используются математиками и астрофизиками во всем мире. После Эйнштейна, Пенроуз, пожалуй, один из самых авторитетных и важных ученых в математической теории относительности.
Нобелевскую премию экспериментаторам могут присудить практически сразу, хотя и не всегда. С теоретиками еще сложнее. Часто они получают свои награды после многих лет, когда теория подтверждается на практике. Вспомнить хотя бы Питера Хиггса, который придумал свой механизм еще в XX веке, а Нобелевскую премию получил в 2013 году, когда бозон Хиггса открыли на адронном коллайдере. Примером экспериментатора может быть Петр Капица, который открыл сверхтекучесть жидкого гелия еще до Великой отечественной войны, а получил Нобелевскую премию в 1978 году».
Анатолий Михайлович ЧЕРЕПАЩУК — академик РАН, советский и российский астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор:
«Нобелевская премия по физике 2020 года присуждена за теоретическое обоснование и наблюдательное подтверждение черных дыр во Вселенной. Для нас, астрономов и астрофизиков, это большой праздник, потому что даже сам Эйнштейн, создатель общей теории относительности, не верил до конца своей жизни в существование черных дыр: уж слишком необычны свойства этих объектов.
Буквально до 2010 года многие ученые не верили в существование черных дыр, и только открытие в 2016 году гравитационных волн от слияния черных дыр в двойных системах смягчило позицию физиков. Пионерами наблюдательного открытия черных дыр являются Райнхард Генцель и Андреа Гез, заслуженно получившие сегодня Нобелевскую премию. Они применили очень оригинальную технологию и измерили движение звезд около сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики.
Что касается Роджера Пенроуза, то он теоретически обосновал наличие горизонта событий у черных дыр и доказал несколько общих теорем о черных дырах. После работ Пенроуза проблема черных дыр стала не сугубо математической, а вполне реальной, то есть черная дыра стала рассматриваться как реальный объект.
В нашей стране заниматься черными дырами начали еще с 1960-х годов, и пионером здесь является Игорь Дмитриевич Новиков, который впервые рассмотрел черные дыры не как математические абстракции, а как физический объект, который имеет внутреннюю структуру».
Фото в тексте: Nobelprize.org.
