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數學物理學家羅傑·彭羅斯與安德烈·蓋斯和萊因哈德·根澤爾共同獲得諾貝爾獎，他們在星系中心發現了一個巨大的黑洞。
羅傑·彭羅斯，安德烈·蓋斯和萊因哈德·根澤爾(從左到右)因他們對黑洞的研究獲得了2020年諾貝爾物理學獎。
一個數學物理學家和兩個天文學家贏得了2020年諾貝爾物理學獎，用以表彰他們對研究質量最大最神秘的天體——黑洞的貢獻。
英國89歲的數學物理學家羅傑·彭羅斯因表明黑洞是愛因斯坦廣義相對論應有的結果得到了一半的獎金，黑洞具有很強的引力拖拽，以至於光線都不能逃離。
因發現了宇宙中最大的黑洞，美國55歲的天文學家安德裡亞·蓋茲和德國68歲的天文學家萊因哈德·根澤爾，分享了價值1000萬瑞典克朗（110萬美元）的諾獎獎金。而這個最大的黑洞，就是—銀河系。
自1990年代以來，蓋茲和根澤爾就著手研究星系軌道，以及映射到銀河系中心附近的各個星系小組，還有各個星系小組的中心，並得出了很多結論。綜合這些研究，得出的結論是，一個非常巨大的、看不見的物體，必須指示著恆星的運動方向。瑞典皇家科學院表示，被稱為射手座A *（Sgr A *）的星星，是最有說服力的證據，這確實是在銀河系中心的一個超大質量的黑洞。
``物理學巨人''
義大利米蘭比可卡大學的天體物理學家莫妮卡·科爾皮（Monica Colpi）在義大利表示高度贊同蓋茲和根澤爾的觀點：「根澤爾和蓋茲的觀測數據，在監視此對象周圍的恆星運動方面具有出色且真正獨特的結論。」他們的數據證明射手座的密度與超大質量黑洞一致。
天體物理學家海諾·法爾克（Heino Falcke）也表示同意。「他們為發掘這些天空中，黑暗星系的中心做出了根本性的貢獻，」位於荷蘭奈梅亨的拉德布德大學的法爾克說。
「彭羅斯（Penrose）是具有影響力的理論科學家，被譽為``理論物理學的巨人''，英國巴斯大學的天體物理學家卡羅爾·蒙代爾（Carole Mundell）說，」他是一個``富有創造力的思想家，具有豐富的想像力，他能感受到有趣的東西並且對他所做的一切充滿好奇心。''
加利福尼亞大學洛杉磯分校的蓋茲，是贏得物理學獎的第四位女性，在諾貝爾獎獲得者中，女性人數較少（見``諾貝爾失衡''）。在2018年，雷射物理學家唐娜·斯特裡克蘭（Donna Strickland）成為55歲的獲得者，當時她成為了第三位獲得物理學獎的女性。
蓋茲在新聞發布會上說：「我非常榮幸地贏得諾貝爾獎，也是第四名獲得這個獎的女性，我的責任很重，我希望可以啟發其他年輕女性，共同進入這一領域，讓她們從中找到更多的樂趣。」
廣義相對論到幾何學。
在1965年的一篇具有開創性意義的論文中，物理學家彭羅斯根據愛因斯坦的廣義相對論，展示了黑洞如何在適當條件下形成—形成了一個可以捕捉光源的面。在這個面的內部，質量會陷入一種不可逆的重力坍塌，從而產生物質密度無窮大的能量區域，稱做奇點。以前的研究人員，只在人們認為的物理中無法實現條件下，證明了產生奇點的必然性。
彭羅斯的貢獻跨越了數學和物理學的許多領域。與平面藝術大師M.C埃舍爾的交流激發了彭羅斯的靈感，他繪製了多幅不可能幾何圖形。20世紀70年代，他豐富發展了幾何理論：一種不重複的2D圖案，現在被稱為彭羅斯鑲嵌。這些圖案在大自然中存在於一種叫做準晶的物質中，它是2011年的諾貝爾化學獎的主題。
帕薩迪納加州理工學院的數學物理學家馬蒂爾德·瑪莉利，也是彭羅斯現在的研究夥伴，說彭羅斯把各種複雜的數學技巧引入了物理學研究的多個分支。她對此有所感嘆，稱彭羅斯的做法的確為研究提供了完全不同的思維方式。
銀河中的黑洞為愛因斯坦相對論提供了其長期尋求的試驗場。
拉合爾巴基斯坦政府學院大學的數學物理學家阿斯加爾·卡迪爾說，尤其是在20世紀60年代末，彭羅斯發展出了扭量理論，試圖結合量子力學和廣義相對論來進行研究。扭轉的空間會改變時空的本質。卡迪爾在博士學習期間和彭羅斯共同研究了扭量理論，他說彭羅斯的這種理解方式，會讓人在論及時間和空間的時候，不把它們當基礎理論而是作為一種突變事物來談。
彭羅斯還曾與已故的史蒂芬.霍金一起，對奇點做過進一步基礎性研究。德國科隆大學的天體物理學家安德烈亞斯·埃克哈特說：「我想，把這個獎頒給彭羅斯也是間接地頒給了史蒂芬·霍金，這兩位科學家和他們的團隊在黑洞現象的理論物理解釋方面做出了巨大努力，以此向他們致敬。」
當彭羅斯呈現了黑洞存在的理論基礎時，格茲和根澤爾的團隊同樣將有力的實驗證據給展示了出來——他們證實了有一個空洞存在於我們的銀河系中心。
自1960年以來，天文學家們就推測有一個特大質量，比太陽還要重一百萬倍以上的空洞，也許正存在於眾多星系的中央。而銀河系則是這些推測星系中，最有可能的一員。無線電觀測已經證實了在銀河系的中心有著能量的輻射，而這個發出輻射的物體和Sgr.A極為相似(註：即Sagittarius A，存在於銀河系的星系中央，是一個明亮而緊湊的天文射電源)。其他觀測也同樣展現了在這個輻射中心裡，充滿著高速飛奔環繞的恆星和氣體。
隨著漸循漸進的觀測，萊因哈德根澤爾的團隊發現恆星已經繞著銀河系的中央黑洞運行20餘年了。
然而，近距離的觀察這些恆星是極具有挑戰難度的，因為大量的氣體和塵埃聚在這些恆星的表面，遮掩了它所發出來的射線。在1990年的初始，由格茲和根澤爾帶領的兩隻競爭團隊各自使用了當時世界上最大的望遠鏡來克服這個困難——位於夏威夷莫納克亞的凱克天文臺，和位於智利帕拉納爾的巨型望遠鏡。這兩臺望遠鏡都是當時世界上最為尖端的觀測儀器。
「他們工作的關鍵則在於需要找出提高對微弱光線解析度和敏感度的方法。」艾卡特說道。他是以前根澤爾在德國加興馬普地外物理研究所的一名小組成員。這些團隊初次使用類似於斑點成像法的儀器，在快照中採集數據，以此來避免由於地球大氣層的動蕩所造成的視線模糊。隨後，兩支隊伍都運用了自適應光學技術，也就是用光鏡來糾正其失真。這樣可以做到長時間的曝光，以此捕獲更多的光線，並提高敏感度。而這也得以讓他們在三維空間裡追蹤恆星的運動軌跡。
數十年後，這些儀器讓他們可以測出數以萬計靠近銀河系中心的恆星，並繪出大約30條軌道。這兩支隊伍最終判定了這個目標物體的質量——大約是太陽質量的400萬倍。並對它大小的上限得出一致結論。
艾卡特表示，「在銀河系中心存在著一個超大質量的黑洞」這一結論是團隊多年努力和無數論文與項目的結晶。而這位至今也仍是獲獎者根澤爾的合作夥伴的他再次說道，「根澤爾因為他對工作的努力鑽研是眾所周知的。他是一名非常簡練，同樣也是非常優秀的科學家。」同時，根據2013年《自然》中對天文學家格茲的描述，她對工作的激情與熱愛也使她變得廣為人知。艾卡特也補充道：「格茲她是一個注意力非常集中的人，擅長用很直接的方式解決掉問題」。
作者：Elizabeth Gibney &
Davide Castelvecchi
FY：Astronomical volunteer team
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