نوبل فیزیک ۲۰۲۰ به پاس پژوهش‌ها درباره سیاه ‌چاله به سه دانشمند اهدا شد

جایزه نوبل امسال در شاخه فیزیک به پاس پژوهش‌ها در زمینه سیاه چاله، به‌طور مشترک به سه دانشمند اهدا شد. راجر پنروز، کیهان‌شناس بریتانیایی نیمی از جایزه را دریافت خواهد کرد و نیم دیگر بین راینهارد گنتزل، اخترفیزیکدان آلمانی و آندریا گز، اخترفیزیکدان آمریکایی تقسیم خواهد شد. گز چهارمین زن در تاریخ است که نوبل ارزشمند فیزیک را دریافت می‌کند.

گوران هانسون، دبیرکل آکادمی علوم سلطنتی سوئد گفت «جایزه امسال درباره‌ی تاریک‌ترین اسرار عالم است.» این آکادمی، پنروز را به پاس این کشف که تشکیل سیاه‌چاله، پیش‌بینی محکم نظریه نسبیت عام است، شایسته‌ی دریافت نوبل فیزیک دانست. درطرف دیگر، گنتزل و گز نیز به پاس کشف جرمی فوق‌العاده فشرده در مرکز کهکشانمان، نوبل فیزیک ۲۰۲۰ را دریافت کردند.

سیاه‌چاله‌ها، مناطقی در فضا با نیروی گرانشی چنان قدرتمند هستند که هیچ‌چیز، حتی نور توان گریختن از آن‌ها را ندارد. به‌نقل از اولف دانیلسون، فیزیکدان عضو کمیته نوبل، به‌منظور شکل‌گیری یک سیاه‌چاله، «باید خورشید را به‌اندازه‌ی منطقه‌ای به وسعت تنها چند کیلومتر فشرده یا زمین را به‌اندازه‌ی نخود کوچک کنید.» در قلب هر سیاه‌چاله، «تکینگی» نهفته است؛ نقطه‌ای که گرانش، ماده را تا تراکم بی‌نهایت فشرده می‌کند و هیچ‌چیز پس از سقوط در آن، امکان بازگشت به جهان خارج را ندارد. هرچند دانشمندان از قرن‌ها پیش درباره‌ی وجود سیاه‌چاله‌ها گمانه‌زنی می‌کردند، معلوم نبود آیا احتمال شکل‌گیری این اجرام به‌شدت فشرده در واقعیت وجود دارد یا خیر. حتی آلبرت انیشتین که نظریه‌ی نسبیت عام او بنیان امروزی درک سیاه‌چاله‌ها را شکل می‌دهد، درباره‌ی وجود آن‌ها تردید داشت.

اما در سال ۱۹۶۵، پنروز، همکار استیون هاوکینگ و استاد بازنشسته در دانشگاه آکسفورد، ازنظر ریاضی نشان داد که سیاه‌چاله‌ها ممکن است مطابق با نظریات آلبرت انیشتین واقعا وجود داشته باشند و درجریان فرایندی قدرتمند و پایدار تشکیل شوند. پنروز و هاوکینگ ثابت کردند که سیاه‌چاله‌ها، پیامد اجتناب‌ناپذیر فروپاشی نوعی خاص از ستارگان هستند. درحالی‌که پنروز و دیگر نظریه‌پردازان، بنیادهای فیزیکی سیاه‌چاله‌ها را تدوین می‌کردند، اخترشناسان با دقت بسیار زیاد درحال جست‌وجو و مطالعه‌ی این اجرام پیچیده بودند.

در دهه‌ی ۱۹۹۰، موفقیتی بزرگ به‌دست آمد. گنتزل، مدیر مؤسسه‌ی فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در شهر گارشینگ آلمان و گز، استاد دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس که هرکدام تیم‌های پژوهشی مستقل را اداره می‌کردند، با استفاده از تلسکوپ‌های فروسرخ قدرتمند به قلب پوشیده از گردوغبار راه شیری نگاه انداختند. هردو تیم ستارگانی را دیدند که پیرامون منبعی تاریک و اسرارآمیز در مرکز کهکشان تجمع کرده‌اند؛ جسمی ناپیدا که طبق حرکات ستارگان، باید جرمی به‌اندازه‌ی ۴ میلیون خورشید داشته باشد. به‌گفته‌ی دانیلسون، به‌جز سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم، هیچ توضیح دیگری برای این پدیده وجود ندارد.

• نوبل پزشکی ۲۰۲۰ به کاشفان ویروس هپاتیت C رسید

مشاهدات بعدی، عمدتا به‌وسیله‌ی تلسکوپ فضایی هابل فاش کرده است که این نوع سیاه‌چاله‌های غول‌آسا، در مرکز تقریبا تمام کهکشان‌های بزرگ در جهان مشاهده‌پذیر کمین کرده‌اند؛ حقیقتی که نشان می‌دهد این اجرام بسیار فراتر از کنجکاوی‌های اخترفیزیکی، احتمالا حیاتی‌ترین عنصر سازنده‌ی عالم برای ساختارهای کیهانی بزرگ‌مقیاس هستند. گز پس از اطلاع از بردن جایزه نوبل در مصاحبه‌ای گفت «نمایش واقعیت جهان فیزیکی‌مان برای ما به‌عنوان بشریت بسیار مهم است. ما هیچ ایده‌ای نداریم که درون این سیاه‌چاله‌ها چیست. آن‌ها واقعا نشانگر درک ناقص ما از قوانین فیزیک هستند.»

تیم‌های گنتزل و گز همچنان به آشکارسازی اسرار سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم مرکز راه شیری به‌نام کمان ای* ادامه می‌دهند. تاسیسات جدید نظیر رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری (لایگو) و تداخل سنج ویرگو با مطالعه‌ی موج‌های منتشرشده در فضازمان به‌نام امواج گرانشی، ادغام سیاه‌چاله با یکدیگر را مطالعه می‌کنند. همچنین مشاهدات رادیویی از کمان ای* و دیگر جسم کلان‌جرم در کهکشان نزدیک M87 با تلسکوپ ایونت هورایزن به خلق تصاویر نمای نزدیک انقلابی از این غول‌های کیهانی منجر شد. دانیلسون، کشف سیاه‌چاله را صرفا آغاز راه می‌داند. به‌گفته‌ی او «هرچه به افق سیاه‌چاله‌ها بیشتر نزدیک‌تر می‌شویم، طبیعت ممکن است غافلگیری‌هایی تازه در چنته داشته باشد.»