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诺贝尔物理学奖首次颁向黑洞!霍金好友加冕,第四位女性获奖者诞生

2020-10-07 00:18
边策 杨净 发自 凹非寺 
量子位&凤凰网科技 | 联合出品

2020年诺贝尔奖颁奖第二日,物理学奖获奖者揭晓。

今年获奖的三位物理学家分别是:英国物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)、德国天体物理学家赖因哈德·根策尔(Reinhard Genzel)和美国天文学家安德烈娅·盖兹(Andrea Ghez),表彰他们黑洞方面的研究贡献。

 2020年诺贝尔物理学奖获得者(图片来自:©Nobel Media)

其中,彭罗斯获奖原因是发现黑洞形成是广义相对论的有力预言,他将获得1000万瑞典克朗奖金的一半。

根泽尔和盖兹获奖原因是发现了银河系中心的超大质量致密天体,两人将分享另一半奖金。

研究黑洞形成、发现超大黑洞

1965年,爱因斯坦去世十年后,罗杰·彭罗斯证明了广义相对论导致黑洞的形成,并且能对其进行详细描述。在黑洞的中心隐藏着一个奇点,所有已知的物理规律都在其中失效。

自爱因斯坦以来,彭罗斯开创性的文章被视为对广义相对论的最重要贡献。

广义相对论预言,当一颗巨大的恒星在自身引力作用下坍塌时,它会形成一个黑洞,其质量如此之大,以至于它捕获了所有事件视界之内的物体,甚至连光都无法逃脱。

在事件视界中,时间代替了空间,只指向前方。时间流将所有事物带向黑洞内最远的奇点,奇点密度无限,并且时间在那里结束。

上图中的光锥展示光线在时间上向前和向后的路径。当物质坍缩并形成黑洞时,穿过黑洞事件视界的光锥将向内转向奇点。外界观察者永远不会真正看到光线到达事件视界,而只是靠近它。

而莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹各自领导着一组天文学家,自1990年代初以来,一直专注于银河系中心一个名为射手座A*的区域。

他们观测了最接近银河系中心的最亮恒星轨道,以及根据轨道数据绘制高精度轨迹图。从测量结果中,他们都发现了一个银河系中心存在着一个非常重且看不见的物体,它拉动银河系恒星绕其以难以置信的高速旋转。

当S2星接近人马座A*时,其径向速度增加,而沿其椭圆轨道离开时,其径向速度减小。径向速度是我们视线中恒星速度的一部分。他们发现S2最大速度甚至能达到7000公里每秒。

由此可以预测银河系中心大约有一个质量为太阳400万倍的致密天体,它是一个超大质量黑洞。

 银河系中心超大质量黑洞想象图(图片来源:欧洲南方天文台)

三位获奖人简介

首先第一位是Roger Penrose,罗杰·彭罗斯,1931年出生于英国科尔切斯特,今年89岁。

他毕业于伦敦大学学院,随后前往剑桥大学攻读博士学位。目前,他是是英国数学物理学家,牛津大学数学学院教授。

此外,他还是霍金的合作伙伴,但比霍金大了11岁。

1975年,他与霍金一起被授予伦敦皇家天文学会艾丁顿奖。

1988年,因为「彭罗斯–霍金奇点定理」共同获得了沃尔夫物理学奖。

他还与霍金一起合著了一本书《时空的本质》,于1996年发表。

第二位是Reinhard Genzel,莱因哈德·根泽尔,1952年生于德国巴特洪堡。

他是德国天体物理学家,还是美国和德国天文和物理学会会员,美国物理学会会员,美国国家科学院外籍院士。

他曾在弗莱堡大学攻读物理学,在波恩大学获得博士学位,并在马普所完成了射电天文学的博士论文。目前是加州大学伯克利分校教授。

他和他的团队是第一个在银河系追踪恒星运动的星团的人,并表明它们正在绕着非常大的物体运行,可能是黑洞。Genzel还专注于银河系的形成和演化研究中。

2007年,他获得了爱因斯坦勋章,第二年,获得了邵逸夫奖。

2014年,他获得了皇家天文学会颁发的赫歇尔奖章。

最后一位是Andrea Ghez,安德里亚·盖兹,1965年生于美国纽约,今年诺贝尔物理学奖的唯一女性获得者,同时也是第四位获得诺贝尔物理学奖的女性。

她是美国天文学家,加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授,与莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)共享了一半的奖金。

曾经,她曾因为「人类登陆月球」激发了她想要成为女宇航员的想法。十几岁的时候,盖兹就经常在深夜望着窗外的天空思考宇宙问题。

不过这个想法没有实现,她倒是从数学改修了物理。

在大学数学专业毕业后,她又前往麻省理工学院攻读物理学士学位,随后在加州理工学院攻读博士。

2004年,盖兹当选为美国国家科学院院士。2008年,她获得了麦克阿瑟天才奖。

去年,Ghez当选为美国物理学会(APS)院士。

值得一提的是,今年诺贝尔物理学奖比预定时间晚了十几分钟。

官方也给了理由,说是联系得奖者花的时间要比预想的多。

嗯,是要比昨天几位得主要睡的更熟。

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