Physik-Nobelpreis: Licht ins dunkelste Geheimnis des Universums

Eine künstlerische Darstellung von Galaxien, gefangen im Netz eines supermassiven Schwarzen Lochs. Dies entdeckten Astronomen mit Hilfe des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO). KEYSTONE/EPA/ESO/L. Calçada / HANDOUT sda-ats

(Keystone-SDA) Die drei Physik-Nobelpreisträger Roger Penrose, Andrea Ghez und Reinhard Genzel hätten Licht in «das dunkelste Geheimnis des Universums» gebracht. Das sagte der Generalsekretär der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften, Göran Hansson, bei der Verkündung.

Der Astrophysiker Reinhard Genzel aus Deutschland teilt sich die eine Hälfte des Nobelpreises für Physik mit der US-Astronomin Andrea Ghez. Die andere Hälfte geht an den Briten Roger Penrose.

Die 55-jährige Astronomin Ghez ist erst die vierte Frau, die einen Nobelpreis für Physik erhält. «Ich hoffe, ich kann junge Frauen für das Fachgebiet inspirieren», sagte sie, als sie während der Verkündung der Auszeichnung telefonisch zugeschaltet wurde. Im Jahr 1995 veröffentlichte sie ein Kinderbuch mit dem Titel «You Can Be a Woman Astronomer» (Du kannst eine Astronomin sein).

Einstein selbst glaubte nicht daran

Die ersten Hinweise auf Schwarze Löcher fand bereits Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie. So recht daran glauben mochte er jedoch nicht. Es war dann Roger Penrose, der 1965 – zehn Jahre nach Einsteins Tod – den Nachweis erbrachte, dass diese mysteriösen massereichen Gebilde Einsteins Theorie zufolge tatsächlich entstehen.

So verwendete der 89-jährige Penrose, Mathematiker und theoretischer Physiker, geniale mathematische Methoden, um zu beweisen, dass Schwarze Löcher eine direkte Folge der Relativitätstheorie sind. Und er beschrieb sie bis ins Detail: In ihrem Herzen verbergen Schwarze Löcher eine Singularität, in der alle bekannten Naturgesetze versagen. Sein vom Nobelkomitee als bahnbrechend bezeichneter Artikel gilt bis heute als der wichtigste Beitrag zur allgemeinen Relativitätstheorie seit Einstein.

Blick ins Innere der Milchstrasse

Mit den grössten Teleskopen der Welt gelang es dem 68-jährigen Reinhard Genzel und Andrea Ghez, durch die riesigen Wolken aus interstellarem Gas und Staub tief ins Innere unserer Galaxie zu blicken. Ihre exakten Messungen liessen erkennen, dass die dortigen Sterne, «um etwas kreisten, das sie nicht sehen konnten», sagte Ulf Danielsson, Astrophysiker an der Universität Uppsala und Mitglied des Nobelpreis-Komitees.

Die Pionierarbeit der Forschenden lieferte den bisher überzeugendsten Beweis für ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstrasse, wie es seitens des Nobelkomitees hiess. Nach wie vor gebe es auf dem Gebiet noch jede Menge zu tun, sagte Ghez. Immerhin wisse man noch keineswegs, was in Schwarzen Löchern passiere.

«Unglaublich wichtig für Erforschung des Universums»

«Die Arbeiten der Preisträger habe ich jeweils genüsslich gelesen und benutze sie für meine eigene Forschung immer wieder», sagte der Astrophysiker Philippe Jetzer von der Universität Zürich im Gespräch mit Keystone-SDA.

Der Beweis für die Existenz von supermassiven Schwarzen Löchern sei unglaublich wichtig für die Erforschung des Universums, ergänzte er. Als supermassive Schwarze Löcher werden jene bezeichnet, die über eine Million Sonnenmassen schwer sind. Das Monster in der Mitte unserer Galaxie wiegt etwa 4 Millionen Sonnenmassen.

Gute Zeichen für LISA

Die Arbeiten der Teams um Genzel und Ghez versprechen einen Erfolg für die geplante LISA-Mission (LISA steht für «Laser Interferometer Space Antenna»), die voraussichtlich 2034 starten soll. Der von der europäischen Raumfahrtagentur ESA initiierte Satellit wird Gravitationswellen jagen, die bei Kollisionen von supermassiven Schwarzen Löcher ausgesandt wurden.

Bereits 2016 wies das Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) solche Wellen nach. «Doch dabei handelte es sich nicht um Kollisionen mit supermassiven Schwarzen Löchern, sondern um solche mit nur wenigen Sonnenmassen», sagte Jetzer. Denn die wuchtigeren Kollisionen würden Wellen mit viel tieferen Frequenzen aussenden, die LIGO entgehen. Nicht jedoch LISA.

«Da wir nun wissen, dass viele Galaxien solche massiven Monster beherbergen, sind wir zuversichtlich Signale bei unserer geplanten Mission einzufangen», sagte Jetzer, der mit seinem Team und Kollegen der ETH Zürich massgeblich an der Mission beteiligt ist.

Zehn Millionen Kronen als Preisgeld

Im vergangenen Jahr ging der Nobelpreis für Physik zu einer Hälfte an die Schweizer Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf. Sie wurden für die Entdeckung des ersten Exoplaneten geehrt, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist. Zur anderen Hälfte erhielt James Peebles für Entdeckungen zur physikalischen Kosmologie die höchste wissenschaftliche Auszeichnung in Physik.

Die Nobelpreise sind pro Kategorie mit zehn Millionen schwedischen Kronen (rund 1’030’000 Franken) dotiert. Offiziell geehrt werden die Preisträgerinnen und Preisträger am 10. Dezember, dem Todestag des Preisstifters und Dynamit-Erfinders Alfred Nobel. Sie erhalten dann neben dem Preisgeld die berühmte Medaille sowie eine Nobelurkunde.

Bilder: https://bit.ly/33zidfS