诺贝尔物理学奖表彰对黑洞的洞察——包括我们银河系中的黑洞

瑞典皇家科学院周二宣布，2020 年诺贝尔物理学奖将由三位天体物理学家共同获得：加州大学洛杉矶分校的安德里亚·盖兹、德国马克斯·普朗克地外物理研究所的莱因哈德·根泽尔和牛津大学的罗杰·彭罗斯。该奖项表彰了他们在我们理解黑洞方面所做的开创性工作，特别是位于我们银河系中心的黑洞。这些超大质量物体会吞噬靠近的一切物质，包括光。

奖金的一半归彭罗斯所有，他设计了复杂的数学模型，在爱因斯坦广义相对论的框架内证明了黑洞的存在。1965 年，即爱因斯坦去世十年后，彭罗斯利用这些模型更清楚地定义了黑洞：“黑洞的核心隐藏着一个奇点，所有已知的自然定律都在此停止。他的开创性论文至今仍被认为是自爱因斯坦以来对广义相对论最重要的贡献，”诺贝尔委员会写道。

莱因哈德·根泽尔和安德里亚·盖兹因各自对位于银河系中心的黑洞人马座 A* 的研究而分享了另一半奖金。盖兹是继 1903 年的玛丽·居里、1963 年的玛丽亚·格佩特·梅耶和 2018 年的唐娜·斯特里克兰之后第四位获得诺贝尔物理学奖的女性。

人马座 A* 的质量是太阳的 400 多万倍，被宇宙气体云层所笼罩。但利用世界上最大的望远镜和红外观测工具，Genzel 和 Ghez 都想出了新方法，透过气体云层更好地观察银河系的中心。诺贝尔委员会表示，他们“为我们提供了迄今为止最令人信服的证据，证明银河系中心存在超大质量黑洞”。

具体来说，他们绘制了最靠近星系中心的最亮恒星的图像，以阐明星系中心可能存在的东西。通过与两个不同的团队合作，两位天体物理学家都看到了像 S2 这样的恒星，S2 是一个质量是太阳 15 倍的燃烧气体球，以极快的速度绕银河系中心旋转。据 Vox 报道，S2 的轨道速度往往为每小时 1100 万英里，比地球绕太阳运行的速度快 200 倍。但去年，两个团队都显示，由于黑洞强大的引力，S2 的速度高达每小时 1500 万英里，即每秒 4300 英里。这些数据再次证实了爱因斯坦关于黑洞的广义相对论，尤其是证实了我们银河系中心确实有一个黑洞。

诺贝尔物理学奖委员会主席戴维·哈维兰在诺贝尔奖发布会上表示：“今年获奖者的发现为致密和超大质量物体的研究开辟了新天地。”但他也指出，需要做更多的研究才能更好地理解这些奇异的物体。例如，事件视界望远镜在 2019 年解析了有史以来第一张黑洞图像。在未来十年，它可以将其八个天文台集体转向银河系的中心，最终对这个难以捉摸的物体进行成像，而盖兹、根泽尔和彭罗斯只能用数学和星星来描述这个物体。