การคำนวณทางคณิตศาสตร์และการสังเกตดาวทางช้าง เว็บตรง เผือกส่องสว่างวัตถุที่ซ่อนอยู่การวิจัยที่เปิดเผยวัตถุลึกลับที่สุดในจักรวาลได้รับเกียรติสูงสุดของวิทยาศาสตร์
นักวิทยาศาสตร์สามคนที่ประสานความเป็นจริงของหลุมดำได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกัน Roger Penrose จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด, Reinhard Genzel จากสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์นอกโลกใน Garching ประเทศเยอรมนีและ Andrea Ghez จาก UCLA จะแบ่งรางวัลให้ Royal Swedish Academy of Sciences ประกาศเมื่อวันที่ 6 ตุลาคม
หลุมดำเป็นวัตถุขนาดมหึมาที่มีสนามโน้มถ่วงที่แรงมากจนไม่มีอะไรสามารถหนีออกมาได้เมื่อตกลงไปภายใน แม้กระทั่งแสง ที่จุดศูนย์กลาง หลุมดำมีเขตปริศนาที่เรียกว่าภาวะภาวะเอกฐาน ซึ่งกฎของฟิสิกส์ไม่สมเหตุสมผล
หลุมดำ “เป็นตัวแทนของการสลายความเข้าใจทางกายภาพของเราเกี่ยวกับกฎฟิสิกส์
นั่นเป็นส่วนหนึ่งของการวางอุบาย” Ghez กล่าวผ่านทางโทรศัพท์ในระหว่างการประกาศ การศึกษาวัตถุแปลกปลอม “ผลักดันความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโลกทางกายภาพ”
เพนโรสจะได้รับรางวัลครึ่งหนึ่งของ 10 ล้านโครนสวีเดน (มากกว่า 1.1 ล้านดอลลาร์) สำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของเขาที่แสดงให้เห็นว่าหลุมดำเป็นไปได้ทางกายภาพ เมื่อมีการเสนอวัตถุแปลกปลอมเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นผลมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าหลุมดำอาจมีอยู่จริง ( SN: 4/10/19 )
อีกครึ่งหนึ่งของรางวัลจะถูกแบ่งระหว่าง Genzel จาก University of California, Berkeley และ Ghez สำหรับผลงานของพวกเขาโดยเปิดเผยว่าหนึ่งในวัตถุมืดเหล่านี้แฝงตัวอยู่ที่ใจกลางดาราจักรของเราเอง ทางช้างเผือก
David Haviland ประธานคณะกรรมการโนเบลสาขาฟิสิกส์ กล่าวว่า “รางวัลในปีนี้เป็นการฉลอง … การค้นพบวัตถุที่แปลกใหม่ที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาลของเรา” “เป็นเวลาหลายปีที่นักฟิสิกส์ตั้งคำถามถึงแนวคิดของหลุมดำ โดยมองว่ามันเป็นลักษณะเฉพาะในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเรา”
เพนโรสได้คิดค้นกลยุทธ์ทางคณิตศาสตร์เพื่อจัดการกับความซับซ้อนของหลุมดำ งานของเขาเปิดเผยว่าหลุมดำ แทนที่จะเป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ทางคณิตศาสตร์ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ อาจเกิดขึ้นในสภาวะที่น่าจะมีอยู่ในจักรวาล ในปีพ.ศ. 2508 เขาได้ตีพิมพ์บทความสำคัญในPhysical Review Lettersซึ่งอธิบายว่าสสารสามารถยุบตัวกลายเป็นหลุมดำที่มีภาวะเอกฐานอยู่ตรงกลางได้อย่างไร
ข้อมูลเชิงลึกบางอย่างของ Penrose เกิดขึ้นขณะเดินอยู่ในป่า
เขาจำได้ในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 6 ตุลาคม “ฉันจะนึกถึงคำถามเหล่านี้ขณะที่ฉันกำลังเดินอยู่ … คิดว่ามันจะเป็นอย่างไรหากอยู่ในสถานการณ์นี้โดยที่วัสดุทั้งหมดนี้พังทลายลงมา คุณและสิ่งที่จะเกิดขึ้น”
เริ่มต้นในปี 1990 Ghez และ Genzel ต่างก็นำทีมที่ใช้กล้องโทรทรรศน์มองดูใจกลางทางช้างเผือก โดยวัดวงโคจรของดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหัวใจของดาราจักร ดาวเหล่านั้นเคลื่อนที่เร็วมาก ทั้งสองทีมพบว่ามีเพียงวัตถุมวลสูงที่มีขนาดกะทัดรัดอย่างเหลือเชื่อเช่น หลุมดำขนาดยักษ์เท่านั้นที่สามารถอธิบายวิถีของพวกมันได้ ( SN: 10/5/96 ) งานนั้นซึ่งดำเนินต่อไปในทศวรรษที่ผ่านมา ช่วยเสริมความแข็งแกร่งของการมีอยู่ของหลุมดำ และช่วยยืนยันการทำนายของสัมพัทธภาพทั่วไป ( SN: 10/4/12 )
หลุมดำตรงกลางของทางช้างเผือกชื่อ Sagittarius A* มีมวลมหาศาลถึง 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าหลุมดำมวลมหาศาลดังกล่าวอยู่ที่ใจกลางกาแลคซีขนาดใหญ่ส่วนใหญ่
Ghez เป็นเพียงผู้หญิงคนที่สี่ที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ต่อจาก Marie Curie ในปี 1903, Maria Goeppert Mayer ในปี 1963 และ Donna Strickland ในปี 2018
สำหรับไอโซโทปที่ผลิตได้ค่อนข้างง่าย FRIB จะผลิตไอโซโทปประมาณหนึ่งล้านล้านต่อวินาที มากมายให้ศึกษา นั่นเปิดโอกาสในการกลั่นกรองไอโซโทปที่ยากขึ้น ไอโซโทปเหล่านี้อาจปรากฏขึ้นสัปดาห์ละครั้งใน FRIB แต่ก็ยังบ่อยกว่าในลำแสงที่อ่อนแอกว่า มันเหมือนกับกรณีของแรงดันน้ำต่ำในห้องน้ำ: “คุณไม่สามารถอาบน้ำได้ถ้ามันแค่หยด” Nunes ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้นำของกลุ่มนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่สนับสนุนการวิจัยของ FRIB กล่าว ตอนนี้ “FRIB กำลังจะเข้ามาพร้อมกับท่อดับเพลิง”
องค์ประกอบมากมายรอบตัวเรา—และในตัวเรา—ก่อตัวขึ้นภายในดวงดาว เมื่อดาวฤกษ์ใหญ่มีอายุมากขึ้น พวกมันจะหลอมรวมนิวเคลียสอะตอมที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เข้าในแกนกลางของพวกมัน ทำให้เกิดองค์ประกอบที่อยู่ไกลออกไปตามตารางธาตุ เช่น ออกซิเจน คาร์บอน นีออน และอื่นๆ แต่กระบวนการหยุดที่เหล็ก องค์ประกอบที่เหลือจะต้องเกิดในลักษณะอื่น
กระบวนการที่เรียกว่ากระบวนการดักจับนิวตรอนอย่างรวดเร็ว หรือกระบวนการ r มีหน้าที่รับผิดชอบต่อองค์ประกอบอื่นๆ ที่พบในธรรมชาติ ในกระบวนการ r นิวเคลียสของอะตอมดูดซับนิวตรอนอย่างรวดเร็วและรวมเป็นมวลมาก นิวตรอนเฟสกระจายไปด้วยการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีที่สร้างองค์ประกอบใหม่ การพบดาวนิวตรอนสองดวงที่รวมตัวกันในปี 2560 เผยให้เห็นว่าการชนกันดังกล่าวเป็นสถานที่แห่งเดียวที่กระบวนการ r เกิดขึ้น ( SN: 11/11/17, p. 6 ) แต่นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าอาจเกิดขึ้นในพื้นที่จักรวาลอื่นเช่นกัน ( SN: 6/8/19, p. 10 ) เว็บตรง
