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2020年諾貝爾獎頒獎第二日,物理學獎獲獎者揭曉。
今年獲獎的三位物理學家分別是:英國物理學家羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)、德國天體物理學家賴因哈德·根策爾(Reinhard Genzel)和美國天文學家安德烈婭·蓋茲(Andrea Ghez),表彰他們黑洞方面的研究貢獻。
△ 2020年諾貝爾物理學獎獲得者(圖片來自:Nobel Media)
其中,彭羅斯獲獎原因是發現黑洞形成是廣義相對論的有力預言,他將獲得1000萬瑞典克朗獎金的一半。
根澤爾和蓋茲獲獎原因是發現了銀河系中心的超大質量緻密天體,兩人將分享另一半獎金。
研究黑洞形成、發現超大黑洞
1965年,愛因斯坦去世十年後,羅傑·彭羅斯證明了廣義相對論導致黑洞的形成,並且能對其進行詳細描述。在黑洞的中心隱藏著一個奇點,所有已知的物理規律都在其中失效。
自愛因斯坦以來,彭羅斯開創性的文章被視為對廣義相對論的最重要貢獻。
廣義相對論預言,當一顆巨大的恆星在自身引力作用下坍塌時,它會形成一個黑洞,其質量如此之大,以至於它捕獲了所有事件視界之內的物體,甚至連光都無法逃脫。
在事件視界中,時間代替了空間,只指向前方。時間流將所有事物帶向黑洞內最遠的奇點,奇點密度無限,並且時間在那裡結束。
上圖中的光錐展示光線在時間上向前和向後的路徑。當物質坍縮並形成黑洞時,穿過黑洞事件視界的光錐將向內轉向奇點。外界觀察者永遠不會真正看到光線到達事件視界,而只是靠近它。
而萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲各自領導著一組天文學家,自1990年代初以來,一直專注於銀河系中心一個名為射手座A*的區域。
他們觀測了最接近銀河系中心的最亮恆星軌道,以及根據軌道數據繪製高精度軌跡圖。從測量結果中,他們都發現了一個銀河系中心存在著一個非常重且看不見的物體,它拉動銀河系恆星繞其以難以置信的高速旋轉。
當S2星接近人馬座A*時,其徑向速度增加,而沿其橢圓軌道離開時,其徑向速度減小。徑向速度是我們視線中恆星速度的一部分。他們發現S2最大速度甚至能達到7000公裡每秒。
由此可以預測銀河系中心大約有一個質量為太陽400萬倍的緻密天體,它是一個超大質量黑洞。
△ 銀河系中心超大質量黑洞想像圖(圖片來源:歐洲南方天文臺)
三位獲獎人簡介
首先第一位是Roger Penrose,羅傑·彭羅斯,1931年出生於英國科爾切斯特,今年89歲。
他畢業於倫敦大學學院,隨後前往劍橋大學攻讀博士學位。目前,他是是英國數學物理學家,牛津大學數學學院教授。
此外,他還是霍金的合作夥伴,但比霍金大了11歲。
1975年,他與霍金一起被授予倫敦皇家天文學會艾丁頓獎。
1988年,因為「彭羅斯–霍金奇點定理」共同獲得了沃爾夫物理學獎。
他還與霍金一起合著了一本書《時空的本質》,於1996年發表。
第二位是Reinhard Genzel,萊因哈德·根澤爾,1952年生於德國巴特洪堡。
他是德國天體物理學家,還是美國和德國天文和物理學會會員,美國物理學會會員,美國國家科學院外籍院士。
他曾在弗萊堡大學攻讀物理學,在波恩大學獲得博士學位,並在馬普所完成了射電天文學的博士論文。目前是加州大學伯克利分校教授。
他和他的團隊是第一個在銀河系追蹤恆星運動的星團的人,並表明它們正在繞著非常大的物體運行,可能是黑洞。Genzel還專注於銀河系的形成和演化研究中。
2007年,他獲得了愛因斯坦勳章,第二年,獲得了邵逸夫獎。
2014年,他獲得了皇家天文學會頒發的赫歇爾獎章。
最後一位是Andrea Ghez,安德裡亞·蓋茲,1965年生於美國紐約,今年諾貝爾物理學獎的唯一女性獲得者,同時也是第四位獲得諾貝爾物理學獎的女性。
她是美國天文學家,加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授,與萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)共享了一半的獎金。
曾經,她曾因為「人類登陸月球」激發了她想要成為女太空人的想法。十幾歲的時候,蓋茲就經常在深夜望著窗外的天空思考宇宙問題。
不過這個想法沒有實現,她倒是從數學改修了物理。
在大學數學專業畢業後,她又前往麻省理工學院攻讀物理學士學位,隨後在加州理工學院攻讀博士。
2004年,蓋茲當選為美國國家科學院院士。2008年,她獲得了麥克阿瑟天才獎。
去年,Ghez當選為美國物理學會(APS)院士。
值得一提的是,今年諾貝爾物理學獎比預定時間晚了十幾分鐘。
官方也給了理由,說是聯繫得獎者花的時間要比預想的多。
嗯,是要比昨天幾位得主要睡的更熟。