Drie wetenschappers hebben dinsdag de Nobelprijs voor natuurkunde gewonnen voor het vaststellen van de al te vreemde realiteit van zwarte gaten - de regelrechte sciencefiction-kosmische monsters die licht en tijd opzuigen en ons uiteindelijk zullen opslokken. te.

Roger Penrose van Groot-Brittannië, Reinhard Genzel uit Duitsland en Andrea Ghez uit de Verenigde Staten legden de wereld uit over deze doodlopende wegen van de kosmos die nog steeds niet volledig worden begrepen maar diep verbonden zijn, op de een of andere manier, tot het ontstaan ​​van sterrenstelsels.

Penroos, een 89-jarige aan de Universiteit van Oxford, ontving in 1964 de helft van de prijs voor het bewijzen met wiskunde dat Einsteins algemene relativiteitstheorie de vorming van zwarte gaten voorspelde, ook al dacht Einstein zelf niet dat ze bestonden.

Genzel, die zowel aan het Max Planck Instituut in Duitsland als aan de Universiteit van Californië werkt, Berkeley, en Ghez, van de Universiteit van Californië, Los Angeles, ontving de andere helft van de prijs voor het ontdekken in de jaren negentig van een superzwaar zwart gat in het centrum van onze melkweg.

Zwarte gaten fascineren mensen omdat "het idee dat een of ander monster alles opzuigt, nogal raar is, "Penrose zei in een interview met The Associated Press. Hij zei dat ons sterrenstelsel en de sterrenstelsels in de buurt van ons "uiteindelijk zullen worden opgeslokt door één enorm groot zwart gat. Dit is het lot ... maar niet voor een verschrikkelijk lange tijd, dus het is niet iets om je al te veel zorgen over te maken."

Zwarte gaten bevinden zich in het centrum van elk sterrenstelsel, en kleinere stippelen het universum. Alleen al hun bestaan ​​is verbijsterend. Ze zijn zo enorm dat niets, niet eens licht, kunnen ontsnappen aan hun aantrekkingskracht. Ze vervormen en draaien licht op een manier die onwerkelijk lijkt en ervoor zorgt dat de tijd vertraagt ​​en stopt.

"Zwarte gaten, omdat ze zo moeilijk te begrijpen zijn, is wat ze zo aantrekkelijk maakt, '' Ghez, 55, zei nadat ze de vierde vrouw was die ooit een Nobelprijs voor natuurkunde won. "Ik zie wetenschap echt als een grote, gigantische puzzel."

Terwijl de drie wetenschappers het bestaan ​​van zwarte gaten aantoonden, pas vorig jaar konden mensen er een met eigen ogen zien toen een ander wetenschappelijk team de eerste en enige optische afbeelding van een foto maakte. Het ziet eruit als een brandende donut uit de hel, maar bevindt zich in een sterrenstelsel op 53 miljoen lichtjaar van de aarde.

Penroos, een wiskundig fysicus die onder de douche werd gebeld door het Nobelcomité, was verrast door zijn overwinning omdat zijn werk meer theoretisch dan observationeel is, en dat is meestal niet wat natuurkunde Nobels wint.

Wat Penrose meer fascineerde dan het zwarte gat, was wat zich aan de andere kant ervan bevond, iets dat de 'singulariteit' wordt genoemd. Het is iets dat de wetenschap nog steeds niet kan achterhalen.

"Singulariteit, dat is een plaats waar de dichtheden en krommingen tot in het oneindige gaan. Je verwacht dat de natuurkunde gek wordt, ' zei hij vanuit zijn huis. 'Als je in een zwart gat valt, dan raak je aan het einde vrijwel onvermijdelijk in deze singulariteit verpletterd. En dat is het einde."

Penrose zei dat hij 56 jaar geleden met een collega naar zijn werk liep, denken over "hoe het zou zijn om in deze situatie te zijn waarin al dit materiaal om je heen instort." Hij realiseerde zich dat hij "een vreemd gevoel van opgetogenheid had, " en toen begonnen de dingen in zijn hoofd samen te komen.

Martijn Rees, de Britse astronoom royal, merkte op dat Penrose in de jaren zestig een 'renaissance' teweegbracht in de studie van de relativiteitstheorie, en dat, samen met een jonge Stephen Hawking, hij hielp bij het verzamelen van bewijs voor de oerknal en zwarte gaten.

"Penrose en Hawking zijn de twee individuen die sinds Einstein meer dan wie dan ook hebben gedaan om onze kennis van de zwaartekracht te verdiepen, ' zei Rees. 'Helaas, deze prijs werd te veel uitgesteld om Hawking in staat te stellen de eer te delen."

Hawking stierf in 2018, en Nobelprijzen worden alleen toegekend aan de levenden.

De astrofysicus Glennys Farrar van de New York University zei:"Het lijdt geen twijfel dat als deze prijs zou worden uitgereikt toen Hawking nog leefde, hij zou het delen. Hij deed over het algemeen meer belangrijk werk over dit onderwerp dan bijna wie dan ook."

Genzel, 68, en Ghez wonnen omdat "ze lieten zien dat zwarte gaten niet alleen theorie zijn - ze zijn echt, ze zijn hier, en er is een zwart gat ter grootte van een monster in het centrum van onze melkweg, De melkweg, " zei Brian Greene, een theoretisch natuurkundige en wiskundige aan de Columbia University.

In de jaren 1990, Genzel en Ghez, het leiden van afzonderlijke groepen astronomen, richtten hun blik op het met stof bedekte centrum van ons Melkwegstelsel, een regio genaamd Boogschutter A (sterretje), waar iets vreemds aan de hand was. Het was "een extreem zware, onzichtbaar object dat aan de wirwar van sterren trekt, waardoor ze met duizelingwekkende snelheden rondrennen, ', aldus het Nobelcomité.

Het was een zwart gat. Niet zomaar een gewoon zwart gat, maar een superzware, 4 miljoen keer de massa van onze zon.

Het eerste beeld dat Ghez kreeg was in 1995, met behulp van de Keck-telescoop op Hawaï die net online was gegaan. Een jaar later, een ander beeld leek erop te wijzen dat de sterren in de buurt van het centrum van de Melkweg ergens omheen cirkelden. Een derde afbeelding bracht Ghez en Genzel ertoe te denken dat ze echt iets op het spoor waren.

Er ontstond een felle concurrentie tussen Ghez en Genzel, wiens team een ​​reeks telescopen gebruikte bij de European Southern Observatory in Chili.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

"Hun rivaliteit verhief hen tot grotere wetenschappelijke hoogten, " zei Harvard-astronoom Avi Loeb.

In tegenstelling tot andere prestaties die met Nobels worden geëerd, er is geen praktische toepassing voor deze ontdekkingen.

"Is er een praktische toepassing op de Negende symfonie van Beethoven?" vroeg Columbia's Greene. "Maar het bestaan ​​ervan, dit soort spectaculaire kennis, maakt deel uit van wat het leven zin geeft."

De Nobel wordt geleverd met een gouden medaille en 10 miljoen kronen (meer dan $ 1,1 miljoen), met dank aan een legaat 124 jaar geleden achtergelaten door de maker van de prijs, Alfred nobel, de uitvinder van dynamiet.

Op maandag, de Nobelprijs voor de geneeskunde werd toegekend aan de Amerikanen Harvey J. Alter en Charles M. Rice en de in Engeland geboren wetenschapper Michael Houghton voor het ontdekken van het leververwoestende hepatitis C-virus. De prijzen voor scheikunde, literatuur, vrede en economie zullen in de komende dagen worden aangekondigd.

De aankondiging van de Nobel Foundation:

De Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen heeft besloten de Nobelprijs voor Natuurkunde 2020 toe te kennen

met de ene helft tot

Roger Penrose

Universiteit van Oxford, VK

"voor de ontdekking dat de vorming van een zwart gat een robuuste voorspelling is van de algemene relativiteitstheorie"

en de andere helft gezamenlijk

Reinhard Genzel

Max Planck Instituut voor Buitenaardse Fysica, Garchen, Duitsland en de Universiteit van Californië, Berkeley, ONS.

en

Andrea Ghez

Universiteit van Californië, Los Angeles, ONS.

"voor de ontdekking van een superzwaar compact object in het centrum van onze melkweg"

Zwarte gaten en het donkerste geheim van de Melkweg

Drie laureaten delen de Nobelprijs voor natuurkunde van dit jaar voor hun ontdekkingen over een van de meest exotische fenomenen in het universum, het zwarte gat. Roger Penrose toonde aan dat de algemene relativiteitstheorie leidt tot de vorming van zwarte gaten. Reinhard Genzel en Andrea Ghez ontdekten dat een onzichtbaar en extreem zwaar object de banen van sterren in het centrum van onze melkweg bestuurt. Een superzwaar zwart gat is de enige momenteel bekende verklaring.

Roger Penrose gebruikte ingenieuze wiskundige methoden om te bewijzen dat zwarte gaten een direct gevolg zijn van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Einstein geloofde zelf niet dat zwarte gaten echt bestaan, deze superzware monsters die alles vangen wat ze binnenkomt. Niets kan ontsnappen, niet eens licht.

In januari 1965, tien jaar na de dood van Einstein, Roger Penrose bewees dat zwarte gaten echt kunnen ontstaan ​​en beschreef ze in detail; in hun hart, zwarte gaten verbergen een singulariteit waarin alle bekende natuurwetten ophouden. Zijn baanbrekende artikel wordt nog steeds beschouwd als de belangrijkste bijdrage aan de algemene relativiteitstheorie sinds Einstein.

Reinhard Genzel en Andrea Ghez leiden elk een groep astronomen die, sinds het begin van de jaren negentig, heeft zich gericht op een regio genaamd Sagittarius A* in het centrum van onze melkweg. De banen van de helderste sterren die zich het dichtst bij het midden van de Melkweg bevinden, zijn met toenemende precisie in kaart gebracht. De metingen van deze twee groepen komen overeen, met zowel het vinden van een extreem zware, onzichtbaar object dat aan de wirwar van sterren trekt, waardoor ze met duizelingwekkende snelheden rondrennen. Ongeveer vier miljoen zonsmassa's zijn samengepakt in een gebied dat niet groter is dan ons zonnestelsel.

Met behulp van 's werelds grootste telescopen, Genzel en Ghez ontwikkelden methoden om door de enorme wolken van interstellair gas en stof naar het centrum van de Melkweg te kijken. De grenzen van de technologie verleggen, ze verfijnden nieuwe technieken om vervormingen veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde te compenseren, unieke instrumenten bouwen en zich inzetten voor langetermijnonderzoek. Hun baanbrekende werk heeft ons het meest overtuigende bewijs tot nu toe opgeleverd van een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg.

"De ontdekkingen van de laureaten van dit jaar hebben een nieuwe weg ingeslagen in de studie van compacte en superzware objecten. Maar deze exotische objecten stellen nog steeds veel vragen die om antwoorden smeken en toekomstig onderzoek motiveren. Niet alleen vragen over hun innerlijke structuur, maar ook vragen over hoe we onze zwaartekrachttheorie kunnen testen onder de extreme omstandigheden in de directe omgeving van een zwart gat", zegt David Haviland, voorzitter van het Nobelcomité voor Natuurkunde.

Een doorbraak voorbij Einstein

Zelfs Albert Einstein niet, de vader van de algemene relativiteitstheorie, dacht dat zwarte gaten echt konden bestaan. Echter, tien jaar na de dood van Einstein, de Britse theoreticus Roger Penrose toonde aan dat zwarte gaten kunnen ontstaan ​​en beschreef hun eigenschappen. In hun hart, zwarte gaten verbergen een singulariteit, een grens waarbij alle bekende natuurwetten instorten.

Om te bewijzen dat de vorming van een zwart gat een stabiel proces is, Penrose moest de methoden die werden gebruikt om de relativiteitstheorie te bestuderen uitbreiden - de problemen van de theorie aanpakken met nieuwe wiskundige concepten. Het baanbrekende artikel van Penrose verscheen in januari 1965 en wordt nog steeds beschouwd als de belangrijkste bijdrage aan de algemene relativiteitstheorie sinds Einstein.

Zwaartekracht houdt het universum in zijn greep

Zwarte gaten zijn misschien wel het vreemdste gevolg van de algemene relativiteitstheorie. Toen Albert Einstein in november 1915 zijn theorie presenteerde, het zette alle eerdere concepten van ruimte en tijd op zijn kop. De theorie bood een geheel nieuwe basis voor het begrijpen van zwaartekracht, die het heelal op de grootste schaal vormt. Vanaf dat moment, deze theorie heeft de basis gelegd voor alle studies van het universum, en heeft ook een praktisch nut in een van onze meest voorkomende navigatietools, de gps.

De theorie van Einstein beschrijft hoe alles en iedereen in het universum in de greep van de zwaartekracht wordt gehouden. De zwaartekracht houdt ons op aarde, het regelt de banen van de planeten rond de zon en de baan van de zon rond het centrum van de Melkweg. Het leidt tot de geboorte van sterren uit interstellaire wolken, en uiteindelijk hun dood in een zwaartekracht ineenstorting. Zwaartekracht geeft vorm aan de ruimte en beïnvloedt het verstrijken van de tijd. Een zware massa buigt de ruimte en vertraagt ​​de tijd; een extreem zware massa kan zelfs een stuk ruimte afsnijden en inkapselen en een zwart gat vormen.

De eerste theoretische beschrijving van wat we nu een zwart gat noemen, kwam slechts enkele weken na de publicatie van de algemene relativiteitstheorie. Ondanks de extreem gecompliceerde wiskundige vergelijkingen van de theorie, de Duitse astrofysicus Karl Schwarzschild was in staat om Einstein een oplossing te bieden die beschreef hoe zware massa's ruimte en tijd kunnen buigen.

Latere studies toonden aan dat zodra een zwart gat is gevormd, het is omgeven door een waarnemingshorizon die als een sluier rond de massa in het midden zwaait. Het zwarte gat blijft voor altijd verborgen binnen zijn waarnemingshorizon. Hoe groter de massa, hoe groter het zwarte gat en zijn horizon. Voor een massa equivalent aan de zon, de waarnemingshorizon heeft een diameter van bijna drie kilometer en, voor een massa als die van de aarde, de diameter is slechts negen millimeter.

Een oplossing die verder gaat dan perfectie

Het concept van het 'zwarte gat' heeft een nieuwe betekenis gekregen in vele vormen van culturele expressie, maar, voor natuurkundigen, zwarte gaten zijn het natuurlijke eindpunt van de evolutie van reuzensterren. De eerste berekening van de dramatische ineenstorting van een massieve ster werd gemaakt aan het einde van de jaren dertig, door natuurkundige Robert Oppenheimer, die later het Manhattan-project leidde dat de eerste atoombom bouwde. Wanneer gigantische sterren, vele malen zwaarder dan de zon, Zonder brandstof komen te zitten, ze exploderen eerst als supernova's en vallen dan uiteen in extreem dicht opeengepakte overblijfselen, zo zwaar dat de zwaartekracht alles naar binnen trekt, zelfs licht.

Het idee van 'donkere sterren' werd al aan het einde van de 18e eeuw overwogen, in de werken van de Britse filosoof en wiskundige John Michell en de beroemde Franse wetenschapper Pierre Simon de Laplace. Beiden hadden beredeneerd dat hemellichamen zo dicht konden worden dat ze onzichtbaar zouden zijn - zelfs de lichtsnelheid zou niet snel genoeg zijn om aan hun zwaartekracht te ontsnappen.

Iets meer dan een eeuw later, toen Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie publiceerde, sommige van de oplossingen voor de notoir moeilijke vergelijkingen van de theorie beschreven precies zulke donkere sterren. Tot in de jaren zestig, deze oplossingen werden beschouwd als puur theoretische speculaties, beschrijft ideale situaties waarin sterren en hun zwarte gaten perfect rond en symmetrisch waren. Maar niets in het universum is perfect, en Roger Penrose was de eerste die met succes een realistische oplossing vond voor alle instortende materie, met zijn dinten, kuiltjes en natuurlijke onvolkomenheden.

Het mysterie van quasars

De vraag naar het bestaan ​​van zwarte gaten dook in 1963 weer op, met de ontdekking van quasars, de helderste objecten in het universum. Bijna een decennium lang, astronomen waren verbaasd over radiostralen van mysterieuze bronnen, zoals 3C273 in het sterrenbeeld Maagd. De straling in zichtbaar licht onthulde uiteindelijk zijn ware locatie - 3C273 is zo ver weg dat de stralen meer dan een miljard jaar naar de aarde reizen.

Als de lichtbron zo ver weg is, het moet een intensiteit hebben die gelijk is aan het licht van enkele honderden sterrenstelsels. Het kreeg de naam 'quasar'. Astronomen vonden al snel quasars die zo ver verwijderd waren dat ze hun straling in de vroege kinderjaren van het universum hadden uitgezonden. Waar komt deze ongelooflijke straling vandaan? Er is maar één manier om zoveel energie binnen het beperkte volume van een quasar te verkrijgen:door materie die in een enorm zwart gat valt.

Opgesloten oppervlakken hebben het raadsel opgelost

Of zwarte gaten zich onder realistische omstandigheden zouden kunnen vormen, was een vraag die Roger Penrose voor een raadsel hield. Het antwoord, zoals hij zich later herinnerde, verscheen in het najaar van 1964 tijdens een wandeling met een collega in Londen, waar Penrose hoogleraar wiskunde was aan het Birkbeck College. Toen ze even stopten met praten om een ​​zijstraat over te steken, een idee flitste in zijn geest. Later die middag, hij zocht ernaar in zijn geheugen. Dit idee, die hij ingesloten oppervlakken noemde, was de sleutel waar hij onbewust naar op zoek was, een cruciaal wiskundig hulpmiddel dat nodig is om een ​​zwart gat te beschrijven.

Een ingesloten oppervlak dwingt alle stralen om naar een centrum te wijzen, ongeacht of het oppervlak naar buiten of naar binnen buigt. Het gebruik van ingesloten oppervlakken, Penrose kon bewijzen dat een zwart gat altijd een singulariteit verbergt, een grens waar tijd en ruimte eindigen. De dichtheid is oneindig en, tot nu toe, er is geen theorie om dit vreemdste fenomeen in de natuurkunde te benaderen.

Opgesloten oppervlakken werden een centraal concept bij de voltooiing van Penrose's bewijs van de singulariteitsstelling. De topologische methoden die hij introduceerde, zijn nu van onschatbare waarde bij de studie van ons gekromde universum.

Eenrichtingsverkeer tot het einde der tijden

Zodra materie begint in te storten en zich een ingesloten oppervlak vormt, niets kan voorkomen dat de ineenstorting doorgaat. Er is geen weg terug, zoals in het verhaal verteld door natuurkundige en Nobelprijswinnaar Subrahmanyan Chandrasekhar, uit zijn jeugd in India. Het verhaal gaat over libellen en hun larve, die onder water leven. Wanneer een larve klaar is om zijn vleugels uit te vouwen, het belooft dat het zijn vrienden zal vertellen hoe het leven is aan de andere kant van het wateroppervlak. Maar als de larve eenmaal door het oppervlak gaat en wegvliegt als een libel, er is geen terugkeer. De larven in het water zullen het verhaal van het leven aan de andere kant nooit horen.

evenzo, alle materie kan de waarnemingshorizon van een zwart gat maar in één richting passeren. Tijd vervangt dan ruimte en alle mogelijke paden wijzen naar binnen, de stroom van tijd die alles naar een onontkoombaar einde bij de singulariteit voert. Je voelt niets als je door de waarnemingshorizon van een superzwaar zwart gat valt. Van de buitenkant, niemand kan je zien vallen en je reis naar de horizon gaat voor altijd door. In een zwart gat turen is niet mogelijk binnen de wetten van de natuurkunde; zwarte gaten verbergen al hun geheimen achter hun waarnemingshorizon.

Zwarte gaten bepalen de paden van sterren

Ook al kunnen we het zwarte gat niet zien, het is mogelijk om zijn eigenschappen vast te stellen door te observeren hoe zijn kolossale zwaartekracht de bewegingen van de omringende sterren stuurt.

Reinhard Genzel en Andrea Ghez leiden elk afzonderlijke onderzoeksgroepen die het centrum van onze melkweg onderzoeken, De melkweg. Gevormd als een platte schijf ongeveer 100, 000 lichtjaar in doorsnede, het bestaat uit gas en stof en een paar honderd miljard sterren; een van deze sterren is onze zon. Vanaf ons uitkijkpunt op aarde, enorme wolken van interstellair gas en stof verduisteren het grootste deel van het zichtbare licht dat uit het centrum van de melkweg komt. Dankzij infraroodtelescopen en radiotechnologie konden astronomen voor het eerst door de schijf van de melkweg kijken en de sterren in het centrum afbeelden.

Met behulp van de banen van de sterren als gidsen, Genzel en Ghez hebben tot nu toe het meest overtuigende bewijs geleverd dat zich daar een onzichtbaar superzwaar object bevindt. Een zwart gat is de enige mogelijke verklaring.

Focus op het midden

Al meer dan vijftig jaar, natuurkundigen vermoeden dat er mogelijk een zwart gat in het centrum van de Melkweg is. Sinds de ontdekking van quasars in de vroege jaren zestig, natuurkundigen redeneerden dat superzware zwarte gaten in de meeste grote sterrenstelsels zouden kunnen worden gevonden, inclusief de Melkweg. Echter, niemand kan op dit moment uitleggen hoe de sterrenstelsels en hun zwarte gaten, tussen een paar miljoen en vele miljard zonsmassa's, werden gevormd.

Honderd jaar geleden, de Amerikaanse astronoom Harlow Shapley was de eerste die het centrum van de Melkweg identificeerde, in de richting van het sterrenbeeld Boogschutter. Met latere waarnemingen vonden astronomen daar een sterke bron van radiogolven, die de naam Sagittarius A* kreeg. Tegen het einde van de jaren zestig, het werd duidelijk dat Boogschutter A* het centrum van de Melkweg inneemt, waarrond alle sterren in de melkweg draaien.

Pas in de jaren negentig maakten grotere telescopen en betere apparatuur meer systematische studies van Sagittarius A* mogelijk. Reinhard Genzel en Andrea Ghez startten elk projecten om te proberen door de stofwolken heen naar het hart van de Melkweg te kijken. Samen met hun onderzoeksgroepen, ze ontwikkelden en verfijnden hun technieken, unieke instrumenten bouwen en zich inzetten voor langetermijnonderzoek.

Alleen 's werelds grootste telescopen zullen volstaan ​​om naar verre sterren te staren - hoe groter hoe beter is absoluut waar in de astronomie. De Duitse astronoom Reinhard Genzel en zijn groep gebruikten aanvankelijk NTT, de New Technology Telescope op de berg La Silla in Chili. Uiteindelijk verhuisden ze hun waarnemingen naar de Very Large Telescope-faciliteit, VLT, op de berg Paranal (ook in Chili). Met vier gigantische telescopen die twee keer zo groot zijn als NTT, de VLT heeft 's werelds grootste monolithische spiegels, elk met een diameter van meer dan 8 meter.

In de VS, Andrea Ghez en haar onderzoeksteam gebruiken het Keck Observatorium, gelegen op de Hawaiiaanse berg Mauna Kea. De spiegels hebben een diameter van bijna 10 meter en behoren momenteel tot de grootste ter wereld. Elke spiegel is als een honingraat, bestaande uit 36 ​​zeshoekige segmenten die afzonderlijk kunnen worden bediend om het sterrenlicht beter te focussen.

De sterren wijzen de weg

Hoe groot de telescopen ook zijn, er is altijd een grens aan het detail dat ze kunnen oplossen, omdat we op de bodem van een bijna 100 kilometer diepe atmosferische zee leven. Grote luchtbellen boven de telescoop, die heter of kouder zijn dan hun omgeving, werken als lenzen en breken het licht op weg naar de spiegel van de telescoop, de lichtgolven vervormen. Dit is de reden waarom de sterren fonkelen en ook waarom hun afbeeldingen wazig zijn.

De komst van adaptieve optica was cruciaal bij het verbeteren van waarnemingen. De telescopen zijn nu uitgerust met een dunne extra spiegel die de turbulentie in de lucht compenseert en het vervormde beeld corrigeert.

Al bijna dertig jaar, Reinhard Genzel en Andrea Ghez hebben hun sterren gevolgd in de verre sterrenhoop in het centrum van onze melkweg. Ze blijven de technologie ontwikkelen en verfijnen, met gevoeligere digitale lichtsensoren en betere adaptieve optica, zodat de beeldresolutie meer dan duizendvoudig is verbeterd. Ze zijn nu in staat om de posities van de sterren nauwkeuriger te bepalen, die hen nacht na nacht volgt.

De onderzoekers volgen zo'n dertig van de helderste sterren in de veelheid. De sterren bewegen het snelst binnen een straal van één lichtmaand van het centrum, waarbinnen ze een drukke dans uitvoeren als die van een zwerm bijen. De sterren die buiten dit gebied zijn, anderzijds, volgen hun elliptische banen op een meer geordende manier.

Een ster, genaamd S2 of S-O2, voltooit een baan om het centrum van de melkweg in minder dan 16 jaar. Dit is een extreem korte tijd, dus de astronomen waren in staat om zijn hele baan in kaart te brengen. We kunnen dit vergelijken met de zon, die meer dan 200 miljoen jaar nodig heeft om één ronde rond het centrum van de Melkweg te voltooien; dinosaurussen liepen over de aarde toen we aan onze huidige ronde begonnen.

Theorie en observaties volgen elkaar op

De overeenkomst tussen de metingen van de twee teams was uitstekend, wat leidt tot de conclusie dat het zwarte gat in het centrum van onze melkweg gelijk zou moeten zijn aan ongeveer 4 miljoen zonsmassa's, verpakt in een gebied zo groot als ons zonnestelsel.

Mogelijk krijgen we binnenkort een directe blik op Boogschutter A*. Dit is de volgende op de lijst omdat, iets meer dan een jaar geleden, het astronomienetwerk van de Event Horizon Telescope is erin geslaagd de dichtstbijzijnde omgeving van een superzwaar zwart gat in beeld te brengen. het verst naar binnen, in de melkweg bekend als Messier 87 (M87), 55 miljoen lichtjaar van ons verwijderd, is een zwarter dan blauw oog omgeven door een ring van vuur.

De zwarte kern van M87 is gigantisch, meer dan duizend keer zwaarder dan Boogschutter A*. De botsende zwarte gaten die de recent ontdekte zwaartekrachtsgolven veroorzaakten, waren aanzienlijk lichter. Zoals zwarte gaten, zwaartekrachtgolven bestonden alleen als berekeningen van Einsteins algemene relativiteitstheorie, voordat ze voor het eerst werden gevangen in het najaar van 2015, door de LIGO-detector in de VS (Nobelprijs voor natuurkunde, 2017).

Wat we niet weten

Roger Penrose toonde aan dat zwarte gaten een direct gevolg zijn van de algemene relativiteitstheorie, maar, in de oneindig sterke zwaartekracht van de singulariteit, deze theorie is niet meer van toepassing. Op het gebied van theoretische fysica wordt intensief gewerkt aan een nieuwe theorie van kwantumzwaartekracht. Dit moet de twee pijlers van de natuurkunde verenigen, de relativiteitstheorie en kwantummechanica, die elkaar ontmoeten in het uiterste binnenste van zwarte gaten.

Tegelijkertijd, waarnemingen komen dichter bij zwarte gaten. Het baanbrekende werk van Reinhard Genzel en Andrea Ghez heeft de weg vrijgemaakt voor nieuwe generaties nauwkeurige tests van de algemene relativiteitstheorie en de meest bizarre voorspellingen ervan. Waarschijnlijk, deze metingen kunnen ook aanknopingspunten opleveren voor nieuwe theoretische inzichten. Het universum heeft nog veel geheimen en verrassingen om ontdekt te worden.

© 2020 The Associated Press. Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, herschreven of gedistribueerd zonder toestemming.