Uitgelegd: Nobelprijs voor de fysica van zwarte gaten

Roger Penrose, 89, ontvangt langverwachte prijs voor het bewijzen dat zwarte gaten bestaan. Hij deelt het met Andrea Ghez en Reinhold Genzel, die vaststelden dat er een enorm zwart gat in het centrum van de Melkweg is

Een zwart gat. Drie wetenschappers hebben dinsdag 6 oktober 2020 de Nobelprijs voor natuurkunde gewonnen voor het vaststellen van de al te vreemde realiteit van zwarte gaten. (Event Horizon Telescope Samenwerking/Maunakea Observatoria via AP)

In 1997 organiseerde de beroemde Indiase astrofysicus Jayant Narlikar een openbare lezing voor een bezoekende Britse wiskundige natuurkundige in een auditorium in het centrum van Pune. Tegen de verwachting in kwamen ruim 5.000 mensen luisteren. Omdat het auditorium overvol was, moesten de deuren worden gesloten. Maar mensen braken de deuren open om binnen te komen, wat leidde tot commotie. De politie moest ingrijpen en dreigde Narlikar te arresteren wegens het veroorzaken van publieke onrust.

De spreker die dag was niemand minder dan Roger Penrose, de immens populaire, nu 89-jarige, theoretisch natuurkundige, wiskundige, wetenschapsfilosoof en bestsellerauteur die dinsdag werd beloond met de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn werk aan zwart gaten. Penrose won de helft van de prijs.

In het tweede achtereenvolgende jaar waarin de Natuurkundeprijs naar astrofysica is gegaan, wordt de andere helft gedeeld door Andrea Ghez, 55, van de Amerikaanse en Duitse astronoom Reinhold Genzel, 68, die onafhankelijk van elkaar bij twee verschillende observatoria hebben gewerkt. Hun werk door de jaren heen, gebaseerd op onafhankelijke waarnemingen door twee verschillende telescopen, heeft overtuigend bewijs geleverd van de aanwezigheid van een superzwaar zwart gat in het centrum van ons Melkwegstelsel.

Ghez en Genzel, wiens belangrijkste werk in de jaren negentig en het begin van de jaren 2000 plaatsvond, worden al vele jaren beschouwd als Nobelprijswinnaars.

Lang geleden

Voor Penrose was de eer al lang op zich laten wachten. Zijn werk dat in het citaat wordt genoemd - een bevestiging dat zwarte gaten inderdaad ontstaan, en hun gedetailleerde beschrijving - werd al in 1965 voltooid.

De toekenning aan Penrose is een beetje een verrassing omdat het zo laat is gekomen. Ik had zelfs gedacht dat hij de prijs nooit zou krijgen, net als (Stephen) Hawking, zijn medewerker aan het werk aan zwarte gaten, nooit. Het meeste van zijn werk aan zwarte gaten kwam tot stand in samenwerking met Hawking. De twee hebben al tientallen jaren een lange samenwerking. Het is moeilijk om het ene werk van het andere te scheiden, zegt Somak Raychaudhury, directeur van het in Pune gevestigde Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics (IUCAA).

Maar Penrose heeft ook zoveel andere bijdragen, in wiskunde, natuurkunde, filosofie. Zwarte gaten vormen een heel klein onderdeel van zijn werk. Het is echt verrassend waarom hij al die jaren geen Nobelprijs heeft gekregen. Maar Hawking werd ook genegeerd en nu is de erkenning voor Penrose slechts twee jaar na de dood van Hawking gekomen. Idealiter hadden de twee samen erkend moeten worden, zei Raychaudhury, die in de jaren tachtig als student in Oxford cursussen had gevolgd bij zowel Penrose als Hawking.

todd chrisley broer

Express uitgelegdis nu aanTelegram. Klik hier om lid te worden van ons kanaal (@ieexplained) en blijf op de hoogte van het laatste nieuws

(Van links) Reinhard Genzel, astrofysicus aan het Max Planck Instituut voor Buitenaardse Fysica; Andrea Ghez, hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de UCLA, en Roger Penrose, van de Universiteit van Oxford. (Matthias Balk/dpa, Elena Zhukova/UCLA, Danny Lawson/PA via AP)

Ghez & Genzel

Gelukkig zijn Ghez en Genzel op tijd herkend. Mensen zoals ik waren er nogal van overtuigd dat ze zeker vereerd zouden worden... Ook bij hen kun je de een niet zonder de ander herkennen, ook al hebben ze apart gewerkt. Ze hebben twee verschillende experimenten uitgevoerd, met behulp van twee verschillende telescopen, in twee verschillende landen, en zijn in wezen tot dezelfde conclusie gekomen, zei hij.

Ghez, die veel tijd besteedt aan het populariseren van wetenschap en praten over zwarte gaten, werkt bij het Keck Observatorium op Mauna Kea in Hawaï, en Genzel bij de Very Large Telescope-faciliteit op de Paranal-berg in Chili.

Ze deden nauwkeurige metingen van de banen van de helderste sterren in het gebied dat als het midden van de Melkweg wordt beschouwd, en hun studies toonden aan dat de enigszins ongebruikelijke banen en de snelheid van de sterren alleen konden worden verklaard door de aanwezigheid van een zeer massieve maar onzichtbare , hemels lichaam. Dit staat nu bekend als het Sagittarius A* superzware zwarte gat, dat een massa heeft van vier miljoen keer die van de zon en beperkt is tot een gebied dat ongeveer zo groot is als ons zonnestelsel.

Lees ook | De ontdekking van het hepatitis C-virus dat drie wetenschappers hielp om de Nobelprijs voor geneeskunde te winnen

Illustratie: nobelprijs.org

Boogschutter A*

De wereld zou snel kunnen zien hoe het eruit ziet. Sagittarius A* is een van de twee zwarte gaten waarvan de foto's zijn gemaakt door het Event Horizon Telescope-project. Zwarte gaten zenden of stralen niets uit, zelfs geen licht. Er is dus geen manier waarop hun afbeelding kan worden vastgelegd. Maar het gebied net buiten zijn grens, de gebeurtenishorizon genoemd, met enorme hoeveelheden gas, wolken en plasma die heftig wervelen, zendt allerlei soorten straling uit, zelfs zichtbaar licht.

chantel jeffries leeftijd

Via een netwerk van gigantische telescopen hebben wetenschappers straling van buiten de waarnemingshorizon van het zwarte gat verzameld en een afbeelding nagemaakt. Het zwarte gat is alleen te zien omdat het is ingesloten in een zeer heldere, oranjerode donutvormige ring in de afbeelding. Op deze manier zijn beelden gemaakt van twee zwarte gaten. Een daarvan, dat van het zwarte gat in het centrum van het Messier 87-sterrenstelsel, 55 lichtjaar van de aarde, werd vorig jaar door wetenschappers vrijgegeven.

Het beeld van Sagittarius A* was nog in bewerking; het zal over een paar maanden worden uitgebracht.

Lees | Nobelprijs voor scheikunde voor schaar om genen te bewerken

De verbinding met Kolkata

Dibyendu Nandi van IISER, Kolkata wees op de bijdrage van de Indiase natuurkundige Amal Kumar Raychaudhuri in het werk van Penrose en Hawking aan zwarte gaten. Raychaudhuri, gevestigd aan het Presidium College in Kolkata in de jaren 1950, had theoretische resultaten opgeleverd terwijl hij aan de algemene relativiteitstheorie werkte en kwam met een vergelijking die naar hem is vernoemd. Die vergelijking en zijn resultaten bleken cruciaal in het werk dat Penrose en Hawking later produceerden.

Toen ik Penrose voor het eerst vroeg of ik een van de cursussen van hem mocht volgen, vroeg hij me waar ik vandaan kwam. En toen ik hem vertelde dat ik van het presidentschap, Kolkata, kwam, vroeg Penrose of ik familie was van Amal Kumar Raychaudhuri. Ik zei hem dat ik dat niet was, maar ik had les van hem gekregen. Ook Hawking was in de kamer, herinnerde Somak Raychaudhury zich.

Ik weet niet of Penrose en AKR (Amal Kumar Raychaudhuri) elkaar ooit hebben ontmoet, omdat AKR altijd in Kolkata was gevestigd. Maar de resultaten van AKR waren van cruciaal belang voor hun eigen werk, en dat hebben ze verschillende keren erkend, zei hij.

arnelle l simpson

Deel Het Met Je Vrienden: