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黑洞(2/2):2020年诺贝尔物理学奖:Genzel和Ghez

正如在 以前致力于Roger Penrose的帖子,第二篇“ 2020年诺贝尔物理学奖”帖子’与Genzel,Ghez和其他人在银河中心及其假定的黑洞的工作有关。假定的,因为仍然没有确凿的证据表明,位于我们银河系中心射手座A *的紧凑而巨大的物体确实是由其事件视界界定的黑洞,例如’它用广义相对论来描述,或者用具有类似性质的奇异物体来描述,尽管它的存在虽然不太可能,但在某些引力理论中并没有被禁止。

在这方面,有趣的是,瑞典科学院的新闻稿中提到莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)获得了 “在我们银河系中心发现了一个紧凑的超大质量物体”, 更不用说黑洞了。

实际上,Genzel团队在智利的欧洲南方天文台进行了三十年的出色工作,然后在夏威夷的Keck望远镜的Ghez团队进行了三十年的出色工作,即使在黑洞中也没有任何迹象表明存在黑洞。到目前为止,当前的知识状态仍然是最合理的假设。如果由事件地平线望远镜(EHT)于2017年4月对望远镜进行黑洞阴影的望远镜观测并于2019年发布(可能会以为它将很快为他们赢得诺贝尔奖)可以提供射手座A *的图像,而不是最遥远的来源M87 *的图像,毫无疑问,新闻稿的措辞会有所不同。但是现在,由于射手座A *周围吸积盘的光度的时间变化太大,因此迄今为止EHT的复杂图像重建程序已经能够提供令人信服的指示。 M87 *中存在黑洞,但射手座A *中不存在。

正如我在下面更详细地解释的那样,获奖者Genzel和Ghez的工作致力于研究围绕银河系中心并且非常接近银河系中心的恒星的轨道动力学,并据此推论质量。致密物体的“异常”高速运动。

现在,我将讨论一些已经发表在我的2006年著作《宇宙的命运,黑洞和黑暗能量》中的元素,并通过关于该主题的各种会议对它们进行更新。’最近的数据。

在巨大的气体和宇宙尘埃堆的掩盖下,银河系的动态中心在射手座的方向上被隐藏在天文学家的视野之外。在可见域中发射的1万亿个光子中,只有2个光年旅行将其与地球分开,只有一个能幸免。在这种情况下,通过传统望远镜观察银河系中心是没有希望的。幸运的是,对于天文学家来说,电磁辐射的频谱范围很广,从无线电波到伽马射线,有些波长可以穿过尘埃障碍物。无线电,红外线,硬X和伽马射线就是这种情况。

一切发生在30光年的区域内。 “测光”亮度-所有无线电,红外,X等贡献的总和。 -达到太阳光度的一千万倍。有两种无线电源:射手座A East具有超新星遗迹的所有特征,射手座A West具有两种无线电传输的叠加。一个是“热的”,也就是说,它来自分子螺旋状的分子氢云的自然辐射;另一个位于射手座A West的正中心,是由电子以接近光速运动的电子产生的-这就是同步辐射。

左上:在VLA拍摄的射手座A的放射图像(伪彩色)。明亮的区域是紧凑的射手座A *源,据信其中有超大质量的黑洞。
左下:放大射手座A West,显示分子氢云的螺旋结构。
右:放大2002年在VLT获得的近红外中的银河中心。黄色箭头指示人马座A *的位置。该领域仅占光明的一年。

这种被称为射手座A *的非热源(星号唤起了它的守时外观,并突出了射手座A较大复合体中这种放射源的独特性),是银河系中所有放射源中功能最强大的。它的光度比太阳的光度大10倍。但最值得注意的是它的紧凑性:该节目起源于小于30亿公里的区域,即土星或红色巨人轨道的大小。以如此小的体积不可能“容纳”星团。因此,无线电广播是由于一颗星星。哪些类型的恒星能够发出同步辐射?由于各种原因,排除了脉冲星,二元X射线源或超新星残余的假设。无论如何,负责无线电广播的明星不能拥有大量的恒星秩序。如果是这种情况,它将以银河中心恒星典型的自然速度(150 km / s)进行动画处理。该速度将导致无线电源在天球上的缓慢移动。没有观察到这种运动。测量结果确认恒星必须保持静止在银河系中心;因此,它的质量必须大大超过恒星的质量。仍然存在一个假设,即黑洞有几百万个太阳质量,这与射电天文观测相符。 继续阅读

2020年因黑洞而获得的诺贝尔物理学奖(1/2):罗杰·彭罗斯

2020年诺贝尔物理学奖于10月6日星期二宣布。瑞典科学院表彰了三位黑洞研究的先驱者,英国理论家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose,他获得了一半的奖金)的发现是 黑洞的形成是广义相对论的有力预测”,德国天文学家莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)和美国人安德里亚·格赫兹(Andrea Ghez,他们共享另一半) “在我们银河系中心发现了一个紧凑的超大质量物体”。

2020年的三位获奖者(年龄比’actuellement !)

可以说,我对这一宣布感到非常惊讶,原因有二。首先是我不认为诺贝尔奖将连续两年获得天体物理学奖。让我们记住,2019年的奖项授予了一个三人组,该组已经包括一位天体物理学家吉姆·皮布尔斯(Jim Peebles)的宇宙学研究成果,以及两位天文学家米歇尔·马约尔(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)的发现发现了第一个太阳系外行星。 。因此,今年物理学界希望获得一个奖励,以奖励量子理论和/或粒子物理学领域以及与之相关的无数实验室实验。事实并非如此,这对于宇宙科学来说是一个很好的信号,在瑞典科学院看来,宇宙科学似乎“风起云涌”!

我的第二个乃至更大的惊喜是,该奖项的奖励是在黑洞上进行的,黑洞是那些时空的谜团,无论是物质还是光线都无法逃脱。相反,并不是说这个主题不值得-我没有花40年的时间对这些奇特的物体进行有趣的研究! -,但是获奖者的选择令人惊讶。我会事先被告知:诺贝尔奖将奖励三位研究人员在黑洞方面的工作,就观察方面而言,我会立即想到两位董事中的一位是美国人,另一位是欧洲人,的 事件地平线望远镜 -我记得在将近20年的探索中,它于2019年4月交付了位于银河M87中心的巨大黑洞的第一张望远镜像-在理论上,新西兰人Roy Kerr(86岁)在1963年发现了描述旋转黑洞(广义天体状况)的广义相对论方程的精确解。

在这里看到全体会议’美国队’视界望远镜m’受邀于2019年5月向’哈佛大学。

让我们清楚一点,这不是对瑞典科学院院子的选择的批评(过去确实是个问题!):对我而言,除了罗杰·彭罗斯之外,没有其他物理学家值得理论奖。在观察方面,对Genzel和Ghez的选择(他们的长期工作专门专注于寻找假定的银河黑洞射手座A *)是一个参考,在我看来,这是更外交的,甚至是“政治上正确的”,因为这是共享的在两支球队之间,一支是欧洲人与根泽尔(Genzel),另一支是美国人与Ghez,后者参与了激烈的竞争,另一方面,男女代表之间都应与时俱进,与时俱进的公平性已变得至关重要在人类活动的所有领域。

一旦给出了“热门”反应,我将更详细地描述Penrose(在这里),然后是Genzel和Ghez(在另一篇文章中)的各自作品。对于我来说,从我许多关于该主题的著作中摘录一些“好纸”就足够了。在我于2020年10月14日出版的全新的《时空泡沫》中,我永远不停地向罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)对广义相对论以及到黑洞物理学,宇宙学,纯数学甚至认知科学!至于我的2006年“宇宙的命运:黑洞和黑暗能量”,它详细介绍了人马座A *在银河中心的观测,而最新的观测则总结在我2019年的文章中。环球百科全书。


我们走吧!顺便说一句,让我们从罗杰·彭罗斯开始。他是我见过的最有影响力的人之一,如今他在89岁时仍然表现出非凡的创造力。

罗杰·彭罗斯先生(他于1994年被英格兰女王授予骑士勋章,为科学服务)对1960年代和1970年代广义相对论的复兴做出了重大贡献,他运用了剑桥学院开发的数学物理学。这所学校由丹尼斯·夏玛(Dennis Sciama,1926-1999年)于1960年代初创立,是其最著名的代表人物罗杰·彭罗斯(Roger Penrose,1931年出生),乔治·埃利斯(George Ellis,1939年出生),史蒂芬·霍金(Stephen Hawking,1942-2018年)和布兰登·卡特(Brandon Carter) (生于1942年),1976年将成为我的论文指导。这些方法尤其可以以原始方式处理诸如时空的整体结构,黑洞的性质和广义相对论中固有的奇点之类的主题,而不必求解方程的方程式。爱因斯坦领域。

L’剑桥数学物理学院。从左到右:丹尼斯·夏玛,罗杰·彭罗斯,斯蒂芬·霍金,布兰登·卡特和乔治·埃利斯

广义相对论预测,非常大的恒星会无限制地坍塌。然后它们的引力场变得如此之大,以至于将物质和光捕获在一个黑洞内,该黑洞由称为“事件视界”的表面界定,是无返回的区域。 1965年,罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)证明,在地平线之外,引力坍塌必然不可避免地继续达到密度变得无限大的“奇异”阶段。这主要是诺贝尔奖公报提到的作品。 继续阅读