– De er fortsatt de mest mystiske objektene i universet, sier Are Raklev til forskning.no om sorte hull. Han er professor i teoretisk fysikk ved Universitet i Oslo.

Sorte hull er noe helt ekstremt ute i verdensrommet. Det er restene av kollapsede stjerner med så voldsom gravitasjon at ingenting kan unnslippe, selv ikke lyset.

Einsteins relativitetsteori sier at sorte hull eksisterer, men de var så ekstreme at selv ikke han hadde særlig tro på at de faktisk ville eksistere ute i universet, ifølge National Geographic.

Men de har vist seg å være svært reelle. I 2019 ble skyggen av et sort hull i midten av en annen galakse til og med fotografert for første gang.

Et sort hull i midten

Flere forskeres arbeid med sorte hull fikk altså årets nobelpris, og den er delt mellom Roger Penrose og astronomene Reinhard Genzel og Andrea Ghez. De to sistnevnte ledet forskjellige forskergrupper som bekreftet den samme oppdagelsen.

I midten av vår galakse må det være noe som oppfører seg veldig som et sort hull. Ved hjelp av infrarøde teleskoper kunne de se gjennom støvet som omgir senteret av vår galakse, mer enn 25 000 lysår unna oss.

Her så de stjerner som gikk i tett bane rundt noe svært massivt som er nesten usynlig, som har fått navnet Sgr A*. Og ja, navnet har en * i seg.

Stjernene går i bane rundt dette antatte supermassive sorte hullet på samme måte som planetene går rundt solen, men på en helt annen skala. Basert på blant annet hvordan stjernene går i bane rundt Sgr A*, blir det beregnet at den er mer fire millioner ganger så massiv som sola.

Senere målinger har vist at noen av disse stjernene når hastigheter på opp mot 10 prosent av lysets hastighet, på grunn av den intense tyngdekraften til det sorte hullet, ifølge Space.com.

I videoen under kan du se hvordan stjernenes bane ser ut:

Den andre halvdelen av årets fysikk-nobelpris går til Roger Penrose, som er teoretisk fysiker, og la noe av grunnlaget for forståelsen av sorte hull. Han fikk prisen for å vise at dannelsen av sorte hull er en av konsekvensene av den generelle relativitetsteorien.

Vi skal komme tilbake til hva Penrose har bidratt med litt senere.

– Fortjent

– I all hovedsak er dette en opplagt pris, sier fysiker Bjørn Samset ved Cicero-senteret til forskning.no.

– Roger Penrose har gjort så mange bidrag til kosmologi, og det var ganske klart han skulle få Nobelprisen før eller siden.

Roger Penrose publiserte en beskrivelse av sorte hull i 1965, som har vært svært viktig for å gjøre det til et forståelig konsept, også for fysikere. Penrose var også mangeårig samarbeidspartner med Stephen Hawking, som aldri ble gitt en Nobelpris, som du kan lese mer om på forskning.no.

– Penrose er den som sorterte matematikken.

Det er svært vanskelig å se for seg hva som skjer inne i det sorte hullet, når man krysser den såkalte hendelseshorisonten. Tid og rom blir strukket og vridd i så ekstrem grad at de bytter plass i matematikken. Dette kalles singulariteten inne i det sorte hullet.

Hvis du hadde kunnet putte fingeren din gjennom hendelseshorisonten til et sort hull, vil din egen fingertupp eksistere i din egen, fjerne framtid, som fysiker Ulf Danielsson ved Det svenske akademiet beskrev det under presentasjonen av prisen.

– Romdimensjonen blir en tidsdimensjon, sånn matematisk. Dette er akkurat like forvirrende for fysikere som for andre, og det er noe av grunnen til at blant annet Einstein og andre mente at teorien ikke fungerte, sier Samset.

Men Penrose fant en måte å beskrive sorte hull på, og en måte å visualisere matematikken ved hjelp av såkalte Penrose-diagrammer.

– Du mister intuisjonen

Disse diagrammene brukes blant annet til å utforske hvordan lys oppfører seg i nærheten av sorte hull, og gjøre det enklere å se for seg hva matematikken sier kan skje.

– Det er et av grunnverktøyene for å forstå singulariteter, sier Are Raklev til forskning.no.

– I generell relativitetsteori mister du intuisjonen din. Dette er ikke den enkleste teorien å hanskes med, og disse diagrammene er veldig nyttige.

Raklev forklarer at Penrose la et solid, matematisk fundament for å beskrive og forstå matematikken bak sorte hull.

– Jeg synes det er litt overraskende at Penrose fikk prisen, men det er veldig gøy, sier Raklev.

Nobelprisen i fysikk gis gjerne til et teoretisk konsept som blir bekreftet ved hjelp av eksperimenter. For eksempel for oppdagelsen av Higgs-bosonet i 2013 eller målingen av gravitasjonsbølger i 2017.

I 2020 gis altså prisen til forskjellige aspekter ved både observasjoner av sorte hull og teoretisk arbeid med sort hull-fysikk.

Les også

Nobelpriser i fysikk for forskning på sorte hull