Drugi dzień tygodnia noblowskiego zaczął się od... opóźnienia. Dopiero w południe sekretarz generalny  Royal Swedish Academy of Sciences Göran K. Hansson ogłosił laureatów. Wyjaśnił, że próbował uzyskać połączenie ze zwycięzcami.

Nagroda została przyznana za „najciemniejsze sekrety wszechświata”, czyli czarne dziury – „super-ciężkie potwory, które pochłaniają wszystko, co do nich się zbliża – nic z nich nie ucieka, nawet światło”.

Nagrodę Nobla 2020 w dziedzinie fizyki otrzymali:
• w połowie Roger Penrose (ur. 1931, University of Oxford, UK) za odkrycie, że formowanie się czarnej dziury jest dopuszczalne w teorii względności;
• w jednej czwartej Reinhard Genzel (ur. 1952, dyrektor Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany) za odkrycie supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki;
• w jednej czwartej Andrea Ghez (ur. 1965, University of California, Los Angeles, USA) za odkrycie supermasywnej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki.

Zdjęcie czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87
wykonane przez Event Horizon Telescope (fot. ESO)

Roger Penrose jest niezwykle cenionym uczonym, który zawsze starał się również popularyzować nauki przyrodnicze. Jednak materia, którą się zajmował, jest zrozumiała tak naprawdę dla nielicznych i jest trudna nawet dla fachowców. Wynika to z faktu, że oryginalnie zajmował się matematyką, nie astrofizyką. Komitet Noblowski uhonorował nagrodą jego, pochodzący ze stycznia 1965 roku, artykuł „Gravitational Collapse and Space-Time Singularities”, opublikowany w Physical Review Letters. Praca, licząca zaledwie cztery (sic!) strony, zawierała elegancki ale dość trudny dowód, że czarne dziury są bezpośrednią konsekwencją ogólnej teorii względności Einsteina i rzeczywiście mogą powstać oraz istnieć po spełnieniu określonych w pracy założeń.

Publikacja ta jest nadal uznawana za najważniejszy wkład do teorii względności od czasów Einsteina. Wcześniej sam Albert Einstein nie wierzył w istnienie czarnych dziur. Oczywiście w kolejnych latach na bazie tej koncepcji Penrose rozwinął całą matematykę opisu kolapsu grawitacyjnego, dał fizyce teorię twistorów, jest też autorem parkietażu Penrose’a. W zasadzie każde z tych osiągnięć jest na poziomie noblowskim, a uhonorowanie go za jego wkład w teorię czarnych dziur związane jest z osiągnięciami pozostałych nagrodzonych.

Andrea Ghez i Reinhard Genzel zostali nagrodzeni nie za teorię, lecz za obserwacje: każde z nich obserwowało rejon w centrum Drogi Mlecznej (znany jako Strzelec A), który jest silnym źródłem radiowym i który uważano w związku z tym, po odkryciach w latach 70. XX wieku, za potencjalny rejon, w którym może istnieć czarna dziura. Zespół Genzela z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka wykazał w 2002 roku, że orbita jednej z gwiazd w tym rejonie – obserwowanej przez nich przez dekadę – sugeruje wpływ czarnej dziury. Profesor Ghez ze swoim zespołem wykorzystała obserwacje prowadzone przez teleskop Williama Kecka na Hawajach do dalszej obserwacji gwiazd w tym rejonie, dzięki możliwościom stworzonym przez optykę adaptywną. Stwierdziła, że ich orbity rzeczywiście są najprawdopodobniej wynikiem wpływu wywieranego przez bardzo masywny (o masie ok 4 mln słońc) obiekt znajdujący się w tym rejonie. Tym samym każde z nich odkryło istnienie w centrum naszej galaktyki czarnej dziury.

W uzasadnieniu przyznania nagrody, David Haviland, przewodniczący Komitetu Noblowskiego dla Fizyki powiedział, że „dokonania tegorocznych laureatów rozpoczęły nowe kierunki w badaniu supermasywnych obiektów”. Ddodał, że „te egzotyczne obiekty nadal pozostawiają mnóstwo pytań czekających na odpowiedź i motywują dalsze badania, nie tylko w kwestii ich wewnętrznej struktury, ale również badania naszej teorii grawitacji w ekstremalnych warunkach bliskości czarnej dziury”.

W trakcie ogłoszenia laureatów udało się mieć Anreę Ghez na linii (mimo godzin nocnych w Los Angeles), więc mogła odpowiedzieć na pytania dziennikarzy. Pierwsze pytanie dotyczyło jej reakcji na początkowe wyniki sugerujące, że coś może być w centrum naszej galaktyki. Andrea Ghez przyznała, że na początku było zwątpienie i niedowierzanie, że coś faktycznie widzi. Z drugiej strony, czuła podekscytowanie. Ta mieszanka uczuć, to jest właśnie doznanie bycia na skraju wielkiego odkrycia.
Drugie pytanie dotyczyło zaufania do danych i ważności nauki. Przytoczono przykład Stanów Zjednoczonych, gdzie obecnie bardzo odczuwalne jest powątpiewanie w naukę. Andrea Ghez odpowiedziała, że nauka jest niezwykle ważna i że badanie naszego świata fizycznego jest niezwykle istotne dla ludzi. Dodała, że obecnie bardzo pasjonuje się nauczaniem studentów, ponieważ przekonanie młodych pokoleń, że należy pytać i myśleć jest obecnie krytyczne (niezwykle ważne).
Trzecie pytanie dotyczyło jej opinii na temat tego, że jest obecnie dopiero czwartą kobietą, która otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie Fizyki. Andrea Ghez przyznała, że podchodzi bardzo poważnie do faktu, że jest dopiero czwarta i że ma nadzieję, że uda jej się zainspirować młode kobiety, aby dołączyły do tej gałęzi nauki, w której - jeśli ktoś się interesuje nauką - jest tak wiele do odkrycia.
Na prośbę o wytłumaczenie, czym są czarne dziury, przyznała, że naukowcy nie mają pojęcia, co jest w ich wnętrzu. Są one tak egzotyczne i tak łamią nasze rozumienie zasad fizyki, że dlatego właśnie są tak intrygujące.
Ostatnie pytanie dotyczyło wpływu odkrycia czarnych dziur na nasze życie na Ziemi. Laureatka stanęła w obronie badań podstawowych, których wpływ na nasze życie może wydawać się znikomy, ale przesuwanie naszej granicy rozumienia świata, zarówno z punktu widzenia czystej fizyki – rozumienia, czym są czarne dziury, jak i astrofizyki – naszego rozumienia powstawania i ewolucji galaktyk jest niezwykle ważne. Dzięki takim właśnie odkryciom, obecnie rozumiemy, że czarne dziury są istotnymi elementami budującymi nasz wszechświat.

Po ponownym otwarciu Planetarium EC1 zapraszamy do obejrzenia pokazu "Czarne dziury", który opisuje związek tych obiektów z ogólną teorią względności oraz fragmenty pracy Andrei Ghez. 

dr Tomasz Banyś, Planetarium EC1
dr Karolina Mirowska, Centrum Nauki i Techniki EC1