Premiul Nobel pentru Fizică a ajuns la trei specialiști în studierea fascinantelor găuri negre - De ce descoperirile lor sunt importante

Marţi, 6 octombrie 2020, 16:02 Science - Spatiul

Premiul Nobel pentru Fizică în 2020 a fost acordat unui astrofizician care a explicat cum se pot forma găurile negre, iar alți doi cercetători au analizat în detaliu gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei noastre, oferind răspunsuri la multe întrebări cu ajutorul unor telescoape high-tech. Premiul Nobel pentru Fizică a fost atribuit britanicului Roger Penrose, germanului Reinhard Genzel și americancei Andrea Ghez, trei pionieri în studiile privind găurile negre. Găurile negre sunt uriașe, puternice, îndepărtate și misterioase. Gaura neagră este un mediu extrem, un obiect cosmic atât de dens, încât lumina nu poate scăpa de câmpul său gravitațional.

Găurile negre supermasive sunt o enigmă a astrofizicii, mai ales când este vorba de a explica în ce mod reușesc să devină atât de mari. Formarea acestor găuri negre a stat în centrul cercetărilor din astrofizica modernă și se consideră că ele devorează cu o viteză nebunească tot gazul din galaxiile dense ce se găsesc în jurul lor. Conceptul a apărut la final de secol 18, dar a putut fi dezvoltat doar după ce tehnologia a avansat și a permis observații mai avansate în secolul 20.

Cum sunt invizibile, ele nu pot fi observate decât prin contrast, observând fenomenele care se petrec în apropierea lor.

Interesul pentru găuri negre a crescut după publicarea, în 1915, a teoriei generale a relativității de către Albert Einstein care a prezis că materia deformează și structura spațiului și a timpului. O stea masivă ar putea, din această perspectivă, să colapseze în ea însăși până la a ajunge să fie un punct cu masă ce tinde către zero și gravitație infinită, ceea ce s-a numit mai târziu ”singularitate gravitațională”.

Gaura neagră nu este o simplă curiozitate și nici nu este un concept fără legătură cu realitatea

Singularitatea gravitațională este un punct de concentrație infinită și cu o forță gravitațională imensă. Se presupune că găurile negre ar avea în centrul lor o singularitate gravitațională, atrăgând prin gravitație absolut tot ce se află împrejur, inclusiv lumina.

Însă marii fizicieni de acum un secol au contestat ipoteza singularității gravitaționale, inclusiv Einstein considerând că este un nonsens fizic ca o stea să se poată reduce și autodistruge până în stadiul de a deveni un punct ultra-minuscul.

Roger Penrose, care a lucrat împreună cu Stephen Hawking din 1965, a demonstrat că aceste singularități pot să existe și că nu trebuie să fie considerate o super-raritate. Gaura neagră nu este o simplă curiozitate și nici nu este un concept fără legătură cu realitatea, în plus găurile negre pot apărea în foarte multe locuri din univers. Spre exemplu, în interiorul galaxiilor, multe stele explodează ca supernove și lasă în urmă o gaură neagră stelară (ce are masa unei stele). Când gaura neagră este în centrul galaxiei, ea devorează stelele din jur în parcursul ei spre a deveni ”supermasivă”.

Penrose s-a folosit de modelarea matematică pentru a dovedi că găurile negre se pot forma, devenind o entitate din care nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa. Calculele sale au dovedit că găurile negre sunt o consecință directă a teoriei generale a relativității.

Sagittarius A* - gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei

De la începutul anilor 90, ceilalți doi laureați din 2020, Reinhard Genzel și Andrea Ghez au cercetat asiduu zona din centrul galaxiei noastre. Folosind cele mai puternice telescoape au cercetat norii de gaz interstelar din centrul galaxiei și au făcut descoperiri legate de această gaură neagră supermasivă, venind cu dovezi puternice în sprijinul existenței ei. Ei au adus și dovezi ce arată că gaura neagră atrage stelele din jurul ei.

Andrea Ghez a devenit a patra femeie căreia i se decernează premiul Nobel pentru fizică, premiu la care bărbații au cel mai mare procent de decernare dintre cele șase tipuri de Nobel acordate.

Sagittarius A* este gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei noastre, se află la 26.000 de ani lumină de Terra și are un diametru de 120 de unități astronomice (3 miliarde km) și o masă de 4 milioane de ori mai mare decât masa Soarelui. Găurile negre absorb cu voracitate tot ce se află în jurul lor, dar cercetările au arătat că Sagittarius A* are un comportament ceva mai calm în acest sens. Fiind apropiată de Terra față de alte găuri negre, Sagittarius A* a fost una dintre puținele la care a putut fi studiată ”curgerea” materiei din zona ei.