فیزیکدانانی که رمز و راز سیاه چاله ها را باز می کنند، جایزه نوبل را می گیرند.

راجر پنروز[1]، فیزیکدان ریاضی، این جایزه را با آندره گز[2] و راینهارد گنسل[3]، که یک سیاه چاله غول پیکر در مرکز کهکشان کشف کرده است، تقسیم می ­کند.

یک فیزیکدان ریاضی و دو ستاره شناس برای کشفیات مربوط به عظیم ترین و مرموزترین اجرام جهان – سیاهچاله ها ، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2020 شده اند.

راجر پنروز، فیزیکدان ریاضی بریتانیایی، 89 ساله، نیمی از جایزه کار تئوری را دریافت می کند که نشان می دهد چگونه نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین باید در سیاهچاله ها ایجاد شود، که یک جاذبه جاذبه آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی تواند فرار کند.

ستاره شناس آمریکایی آندره گز 55 ساله و ستاره شناس آلمانی راینهارد جنزل 68 ساله، نیمه دیگر جایزه 10 میلیون کرونی (1.1 میلیون دلار آمریکا) را برای کشف مشهورترین سیاهچاله جهان – شی فوق عظیم در مرکز کهکشان راه شیری- به اشتراک می گذارند.

Roger_Penrose
Roger Penrose

از دهه 1990، گز و گنسل هر کدام گروه هایی را هدایت می کردند که مدار ستاره های نزدیک به مرکز کهکشانی را نقشه برداری می کردند. این مطالعات باعث شد که آنها به این نتیجه برسند که یک جسم نامرئی بسیار عظیم باید حرکات دیوانه وار ستارگان را دیکته کند. آکادمی سلطنتی علوم سوئد ، که جایزه را اعطا می کند، جسمی که به عنوان قوس *A شناخته می شود (*Sgr A) متقاعد کننده ترین مدرک در مورد وجود سیاه چاله بزرگ در مرکز کهکشان راه شیری است.

غول فیزیک

مونیکا کولپی فیزیکدان نجومی در دانشگاه میلان بیکوکا در ایتالیا می گوید این جوایز بسیار شایسته بودند. «داده های مشاهده شده توسط گنسل و گز در توانایی نظارت بر حرکات ستاره ای اطراف این جسم بسیار زیبا و واقعاً بی نظیر است.» داده های آنها ثابت کرد که *Sgr A دارای چگالی سازگار با یک سیاهچاله بزرگ است.

هینو فالکه فیزیکدان نجومی موافق است. فالکه، که در دانشگاه رادبود در نایمگن، هلند است، می گوید: «آنها کمک های اساسی به اثبات وجود این قلب های تاریک کهکشان ها کردند.»

در همین حال، پنروز «غولی در فیزیک نظری» است، که نسل های زیادی از دانشمندان را تحت تأثیر قرار داده است. وی می افزاید: «او یک متفکر خلاق واقعاً با تخیل بی نظیر، احساس سرگرمی و علاقه به کنجکاوی در هر کاری است که انجام می دهد.»

گز، در دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، چهارمین زنی است که برنده جایزه فیزیک می شود – جایزه نوبل با کمترین برنده زن (نگاه کنید به «عدم تعادل نوبل»). در سال 2018، دانا استریکلند، فیزیکدان لیزر، هنگامی که سومین زنی بود که برنده جایزه فیزیک شد، به برنده نشدن 55 ساله خانم ها پایان داد.

گز در کنفرانس مطبوعاتی گفت: «من مسئولیت چهارمین زن برنده جایزه نوبل [فیزیک] را بسیار جدی می گیرم. امیدوارم که بتوانم زنان جوان دیگر را در این زمینه الهام دهم. این رشته ای است که لذت های زیادی دارد.»

Andrea Ghez
Andrea Ghez

نسبیت عام به هندسه

در مقاله ای مهم در سال 1965، پنروز نشان داد که چگونه ، با توجه به نسبیت عام، سیاهچاله ها می توانند با توجه به شرایط مناسب ایجاد شوند – تشکیل سطحی که نور را به دام می اندازد. در داخل این سطح، جرم وارد یک فروپاشی گرانشی برگشت ناپذیر می شود و منطقه ای از انرژی بی نهایت متراکم به نام تکینگی تولید می کند. محققان قبلی این اجتناب ناپذیری را تنها در شرایطی نشان داده بودند که از نظر جسمی غیرواقعی تلقی می شد.

مشارکت های پنروز در بسیاری از زمینه های ریاضیات و فیزیک وجود دارد. او با گرافیست M. C. Escher ارتباط برقرار کرد و برخی از نقاشی های اجسام هندسی غیرممکن را الهام گرفت. در دهه 1970، او یک نظریه هندسی را ایجاد کرد: الگوی دو بعدی تکرار نشدنی که اکنون کاشی های پنروز نامیده می شود. این الگوها در طبیعت در «شبه بلورها» وجود دارد، که موضوع جایزه نوبل شیمی 2011 بود.

ماتیلد مارکولی، فیزیکدان ریاضی در انستیتوی فناوری کالیفرنیا در پاسادنا که در حال حاضر با پنروز همکاری می کند، می گوید پنروز تکنیک های پیچیده ریاضی را به شاخه های مختلف فیزیک وارد کرده است. او می گوید: «این یک روش کاملاً جدید تفکر بود.»

اصغر قدیر، فیزیکدان ریاضی، در دانشگاه کالج دولت پاکستان در لاهور، می گوید، به ویژه ، در اواخر دهه 1960، پنروز نظریه «فضاهای پیچ خورده» را ایجاد کرد، تلاشی برای سازگاری نسبیت عام با مکانیک کوانتوم. فضاهای Twistor ماهیت فضا-زمان را تغییر می دهد. قدیر که دکترای خود را با نظریه پنروز در زمینه تئوری پیچ و تاب انجام داد ، می گوید: «او این ایده را ایجاد کرد که می توان در مورد مکان و زمان نه به عنوان یک مسئله اساسی بلکه یک امر نوظهور صحبت کرد.»

فیزیکدان ریاضیات همچنین کارهای بنیادی بیشتری را در مورد تکینگی ها با مرحوم استفان هاوکینگ انجام داد. آندریاس اکارت، اخترفیزیکدان دانشگاه کلن در آلمان می گوید: «حدس می زنم که اهدای جایزه به پنروز به طور غیرمستقیم به استیون هاوکینگ نیز اعطا شود و این افتخار تلاش بی نظیر این دو نفر و تیم هایشان برای تفسیر فیزیکی نظری پدیده سیاهچاله است.»

قلب تیره

در حالی که پنروز مبانی نظری وجود سیاهچاله ها را بنا نهاد، تیم های گز و گنسل شواهد تجربی قدرتمندی را مبنی بر این که چنین خلا در قلب کهکشان ما قرار دارد، ارائه دادند.

از دهه 1960  ستاره شناسان گمان می کردند که یک سیاهچاله بزرگ- با جرمی بیش از یک میلیون برابر خورشید – ممکن است در مرکز بیشتر کهکشان ها باشد. کهکشان راه شیری کاندیدای اصلی بود. مشاهدات رادیویی انتشار انرژی از مرکز آن، شی معروف به *Sgr A را نشان داده است. مشاهدات دیگر نشان می دهد مرکزی پر از ستاره و گاز با سرعت زیاد در اطراف زبانه می کشد.

یک تایم لپس
یک تایم لپس از مشاهدات گروه Reinhard Genzel نشان می دهد که ستارگان بیش از 20 سال به دور سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری می چرخند. منبع: ESO / MPE

اما تماشای دقیق این ستاره ها یک چالش بود، زیرا گاز و گرد و غبار انتشار ستاره ها را پنهان می کرد. از دهه 1990، تیم های رقیب به سرپرستی گز و گنسل از بزرگترین تلسکوپ های جهان – رصدخانه Keck در Mauna Kea، هاوایی و تلسکوپ بسیار بزرگ در Cerro Paranal، شیلی – و تکنیک های مشاهده ای پیشرفته، غلبه بر این چالش استفاده کردند.

اکارت، عضو سابق تیم گنسل در موسسه فیزیکی فرازمینی ماکس پلانک، گارچینگ، آلمان می گوید: برای کار آنها بسیار مهم یافتن راه هایی برای افزایش وضوح و حساسیت آنها به نور کم بود.

ابتدا گروه ها با استفاده از تکنیکی که به عنوان تصویربرداری لکه ای شناخته می شود، داده ها را در عکس های فوری تهیه کردند تا از تاری ناشی از تلاطم جو زمین جلوگیری کنند. بعداً، هر دو تیم از اپتیک تطبیقی استفاده کردند که برای اصلاح اعوجاج از آینه استفاده می کند. این امکان را برای قرار گرفتن در معرض طولانی تر، برای گرفتن نور بیشتر و افزایش حساسیت، همچنین به آنها امکان می دهد حرکت ستاره ها را در سه بعد ردیابی کنند.

Reinhard Genzel

در طول دهه ها، این تکنیک ها به تیم ها این امکان را می داد تا هزاران ستاره را در نزدیکی مرکز کهکشانی اندازه گیری کنند و مدارهای حدود 30 را طراحی کنند. سرانجام این دو تیم جرم این جسم را تعیین کردند – حدود 4 میلیون جرم خورشیدی – و در مورد حد بالای اندازه آن توافق کردند.

اکارت می گوید، نتیجه گیری اینکه سیاه چاله ای عظیم در مرکز راه شیری وجود دارد، اوج تلاش تیم و «بسیاری از مقالات و بسیاری از پروژه ها» بود. اکارت که هنوز با برنده جایزه همکاری می کند می گوید که گنسل به سخت کاری مشهور است. او می گوید: «او بسیار مختصر و دانشمند بسیار خوبی است.» در همین حال، بر اساس مشخصات منجم در سال 2013، گز به دلیل داشتن نشاط و ارادت شدید به کارش مشهور است. اکارت می افزاید: «او یک فرد بسیار متمرکز است که به روشی بسیار مستقیم به مشکلات می پردازد.»

https://www.nature.com/articles/d41586-020-02764-w

[1] Roger Penrose

[2] Andrea Ghez

[3] Reinhard Genzel

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

scroll to top