פרס נובל לפיזיקה יוענק על חקר חורים שחורים

פרופ' רוג'ר פנרוז הראה שביקום שבו שולטת תורת היחסות הכללית של איינשטיין, חורים שחורים הם תופעה מתבקשת • פרופ' אנדראה גץ ופרופ' ריינהרד גנצל גילו חור שחור במרכז שביל החלב

הכרזת הזוכים בפרס הנובל בפיזיקה  / צילום: TT News Agency/Fredrik Sandberg , רויטרס
הכרזת הזוכים בפרס הנובל בפיזיקה / צילום: TT News Agency/Fredrik Sandberg , רויטרס

פרס הנובל בפיזיקה ניתן השנה לשלושה חוקרים של חורים שחורים, "אחת התופעות האקזוטיות והמסתוריות בקוסמוס שלנו", כך הדגישה היום ועדת הפרס. במשך שנים פיזיקאים לא הסכימו לקבל את קיומם של חורים שחורים. הם טענו כי זו בטח טעות בחישובים. ואכן כנראה יותר קל להניח טעות בחישוב מאשר את קיומו של עצם שמושך אליו כל דבר שמסביבו, כולל את קרני האור, ובמרכזו אפילו הזמן עצמו נעצר וחוקי הפיזיקה המוכרים מפסיקים להתקיים.

כן, זה נשמע יותר כמו סרט מדע בדיוני. אך ב-1965, פרופ' רוגר פנרוז מאוניברסיטת אוקספורד הראה כי קיומם של חורים שחורים נגזר ישירות מתורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין (אשר בעצמו האמין עד מותו שאין דבר כזה חורים שחור).

לא רק שקיומם של חורים שחורים הוכח כאפשרי, אלא נראה כי התגלה חור כזה במרכז הגלקסיה שלנו, והוא שולט בתנועת הכוכבים סביבו. אין היום דרך אחרת להסביר את האובייקט הסופר מאסיבי וקומפקטי והבלתי נראה, שגילו במרכז הגלקסיה החוקרים פרופ' ריינהרד גנצל ממכון מקס פלנק ואוניברסיטת ברקלי בקליפורניה ופרופ' אנדרה גץ מאוניברסיטת קליפורניה, אשר חולקים יחד עם פנרוז את הפרס. פנרוז יקבל מחצית מן הפרס, וגנצל וגץ יחלקו ביניהם את המחצית השניה.

פנרוז קיבל כבר ב-1988 את פרס וולף, שנחשב לפרס המנבא את פרס הנובל, ובמקרה הזה הקדים את פרס הנובל במעל לשלושה עשורים.

פרופ' רוג'ר פנרוז וסטיבן הוקינג מקבלים את פרס וולף כבר ב-1988 / צילום: קרן וולף, יח"צ
 פרופ' רוג'ר פנרוז וסטיבן הוקינג מקבלים את פרס וולף כבר ב-1988 / צילום: קרן וולף, יח"צ

"החישובים הראו כי אין שום הסבר אחר מאשר חור שחור מאסיבי"

פרופ' אולף דניאלסון מאוניברסיטת אופסלה בשוודיה, הסביר היום עבור מה ניתן הפרס: "אפילו במאה ה-18, עלתה ההשערה לגבי קיומם של עצמים עם כוח כבידה כה חזק, שאפילו האור לא יכול להימלט מהם. אנחנו קוראים להם היום חורים שחורים. כדי ליצור אותם יש לכווץ את השמש לגודל של קילומטר או את כדור הארץ לגודל של אפונה. ב-1915, אלברט איינשטיין יצר את תורת היחסות הכללית ונתן לעולם את הכלים המתימטיים לחשב את קיומם של חורים שחורים. אבל מדעני התקופה, כולל איינשטיין בעצמו, הרגישו שהניבוי מופרך למדי.

"ב-1965, בעקבות צפייה באירועים אלימים ומפתיעים ביקום, פרופ' רוג'ר פמרוז פרסם את המאמר המרשים, שהציע כלים מתימטיים חדשים, והראה כי תורת היחסות של איינשטיין מנבאת את הופעתם של חורים שחורים, כתופעה מתבקשת וטבעית".

דניאלסון ביקש להסביר לציבור מהו בעצם חור שחור. "על פי תורת היחסות הכללית יש קשר בין כוח כבידה וזמן. כאן למטה באזור הרגליים שלי הזמן עובר טריליונית שנייה לאט יותר לשעה, מאשר באזור הראש שלי. באזור החור השחור הכבידה היא אינסופית, וגם הזמן מושפע מכך.

"אני יכול להצביע לכיוון של חור שחור ולהגיד 'הנה הוא! הנה המרכז של החור', אבל אם אקרב את האצבע שלי לכיוון החור, ונניח שקצה האצבע שלי יכולה להיכנס לתוך החור, אגלה גילוי מפתיע ואפילו מטריד. הקצה של האצבע שלי שנמצא בתוך החור, הגיע לעתיד הרחוק. ויהיה קשה לא פחות להוציא את האצבע שלי מהחור, מאשר לחזור אחורה בזמן. לא רק זה, האצבע שלי תיקרע. קצה האצבע ימשך לתוך אמצע החור, שם הזמן נעצר וחוקי הפיזיקה המוכרים לא תקפים.

"אבל אם עצם כזה באמת קיים ביקום - איך אפשר למצוא אותו? אולי יש עצמים אחרים, כמו כוכבים, שזזים מסביב לחור השחור. אולי אפשר לראות את ההשפעה של החור על התנועה שלהם? נדרשו שנים רבות עד שהחלום הזה הפך למציאות. החוקרים גנצל וגץ וצוותיהם, כיוונו את הטלסקופים ללב גלקסיית שביל החלש. היה ברור שמשהו מוזר קורה שם. מה שהם ראו היה מדהים. הם ראו שכמה כוכבים סובבים סביב משהו שהם לא יכולים לראות. והיה זה כוכב אחד מסויים שלכד את תשומת ליבם. לקח לכוכב 16 שנה להקיף את העצם הבלתי נראה. החישובים שלהם הראו כי אין שום הסבר אחר מאשר שמתחבא חור שחור מאסיבי".

גנצל וגץ ביצעו את מחקריהם כל אחד בנפרד, אך התוצאות של התצפיות והחישובים שלהם דומות, וקשה להתעלם מכך שעצם מאסיבי בלתי נראה, שולט בתנועת הכוכבים במרכז הגלקסיה.

צרו איתנו קשר *5988