Poole selleaastasest Nobeli füüsikapreemiast pälvis Roger Penrose, kes töötas välja uued matemaatilised tööriistad Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria uurimiseks. Matemaatiku töö näitas, et teooria ennustab otseselt mustade aukude tekkimist. Objekte ümbritsev raskusväli on sedavõrd tugev, et selle haardest ei pääse isegi selle lähedale sattunud valgus.

Teist poolt jagavad omavahel Reinhard Genzel ja Andrea Ghez, kes kaardistasid 1990. aastate alguses üksikasjalikult Linnutee keskmes leiduvate tähtede liikumist. Mõlemad töörühmad märkasid, et seda peab mõjutama midagi ülimalt massiivset, kuid nähtamatut. Analüüsi põhjal pidi peituma Päikesesüsteemiga võrreldavas ruumiosas nelja miljoni päikese massi jagu ainet. Praguse gravitatsiooniteooria kohaselt saab olla see vaid supermassiivne must auk.

Roger Penrose on Oxfordi Ülikooli Rouse Balli matemaatikaprofessor. Saksa astrofüüsik Reinhard Genzel peab praegu California Ülikoolis professoriametit, Andrea Ghez on Ameerika astronoom ja UCLA füüsika ja astronoomia osakonna professor.

"Meie galaktika keskpunkt asub tihedate galaktika tolmupilvede taga, nii et see vaatluslikult oli väga suur väljakutse," sõnas Tartu observatooriumi vanemteadur Antti Tamm.

Viimase kümne aasta jooksul on läinud pooled Nobeli füüsikapreemiad kosmosega seotud teemasid uurinud teadlastele. "Võime käsitleda universumit kui üht suurt laborit," selgitas Tamm kosmoseteadlaste edu tagamaid. "Siin on vaatlustehnika viimasel ajal nii palju edasi arenenud, et saab järjest rohkem uurida erinvaid füüsika avaldumisvorme meie universumi näitel ja universumi sees. Siit on tulnud palju füüsikalisi läbimurdeid ja sellepärast ka need Nobeli preemiad."

Antti Tamme sõnul pole mustad augud iseenesest meile igapäevaselt olulised. Küll aga annab nende vaatlemine meile tunnistust, et Einsteini teooria peab paika. "Seda on meil vaja täiesti igapäevaselt praktiliselt. Kui mingid satelliidid liiguvad Maa orbiidil, midagi tiirleb ümber Päikese, siis nende orbiitide täpse arvutamise jaoks meil on vaja rakendada Einsteini relatiivsusteooriat," märkis vanemteadur.

Mustade aukude olemasolu ennustas Albert Einsteini 1915. aastal avaldatud üldrelatiivsusteooria. Teoreetiliselt kirjeldati neid esimest korda juba mõni nädal pärast teooria avaldamist. Füüsikaguru ise arvas aga mustade aukude veidrate omaduste tõttu, et päris maailmas neid eksisteerida ei saa. Objektid painutaksid aegruumi sedavõrd palju, et musta auku ümbritseva sündmuste horisondi ületamisel ei pääseks selle haardest enam isegi valgus.

Kümme aastat pärast Einsteini surma näitas Roger Penrose matemaatiliselt, kuidas mustad augud tekivad ja millised on nende omadused. Teada-tuntud füüsikaseadused lõpetavad iga musta augu südames asuvas singulaarsuses kehtivuse.

Mustade aukude tekkimise kirjeldamiseks pidi Penrose välja töötama täiesti uued matemaatilised kontseptsioonid. Neid kirjeldavat 1965. aastal avaldatud teadusartiklit peetakse praeguseni kõige tähtsamaks üldrelatiivsusteooriat täiendavaks tööks pärast Einsteini enda loomingut.

Penrose'i tööks andsid tõuke kvasarid. Miljardite valgusaastate kaugusel asuvatest objektidest kiirgus rohkem valgust kui sadadest galaktikatest kokku. Kvasarite väikese läbimõõdu tõttu oleks saanud kiirata nii palju energiat kui üliraskesse musta auku langev aine.

Füüsik nägi mustade auku tekkimise kirjeldamises võtit nn lõksu sattunud pindades. Hoolimata sellest, kas need on nõgusad või kumerad, sunniks need liikuma kõiki kiiri keskpunkti suunas. Lõksus pindade abil suutis Penrose näidata, et must auk peidab singulaarsust, mille tihedus on lõpmatu. Aegruumi piiri taga toimuva selgitamiseks pole praeguseni ühtegi head teooriat.

Mustade aukude mõningatest omadustest on võimalik siiski aimu saada. Astronoomid kahtlustasid juba 50 aasta eest, et üks must auk asub ka Linnutee galaktika keskmes. Piisavalt hea lahutusvõimega teleskoobid seal toimuva üksikasjalikuks uurimiseks valmisid alles 1990. aastateks. Juhtrolli haarasid tolmu ja gaasi mähitud piirkonna uurimisel Reinhard Genzeli ja Andrea Ghezi töörühmad.

Mõlemad on jälginud sealsete tähtede liikumist ligi 30 aastat. Neist üks jõudis teha galaktika keskme ümber tiiru pelgalt 16 aastaga. S-O2 ja veel mõnekümne üliereda tähe liikumiskiiruse põhjal võis järeldada, et galaktika keskel asub hiigelsuur mass. Mõlema töörühma selle kohta antud hinnangud langesid hästi kokku, misläbi saab väita, et supermassiivse musta augu mass küündib nelja miljoni Päikese massini.

Möödunud aastal pälvisid Nobeli preemia James Peebles, Michel Mayor ja Didier Queloz, kelle panus aitab mõista universumi evolutsiooni ning Maa kohta ilmaruumis.

Nobeli füüsikapreemiat antakse välja alates 1901. aastast. Alates 2018. aastast on Nobeli preemia väärtus üheksa miljonit Rootsi krooni (u 861 000 eurot). Lisaks rahalisele auhinnale saavad laureaadid Nobeli bareljeefiga kuldmedali ja diplomi.