Das Max-Planck-Institut für Astrophysik in München-Garching zählt auf seinem Gebiet zu den bedeutendsten Forschungseinrichtungen weltweit. Zu den Direktoren gehört Reinhard Genzel, dessen Gruppe seit vielen Jahren Sagittarius A* erforscht, das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße. Für die Entdeckung dieses Objekts erhielt Genzel am Dienstag zusammen mit seiner US-Kollegin Andrea Ghez eine Hälfte des diesjährigen Physiknobelpreises. Die andere Hälfte ging an Roger Penrose, für dessen Nachweis, das Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie die Existenz Schwarzer Löcher robust voraussagt.

Penrose ist ein Freund und Kollege des verstorbenen Genies Stephen Hawking. Zusammen mit Hawking hat er die mathematischen Theorien von Schwarzen Löchern entscheidend vorangebracht. Er zeigte, dass in Einsteins Gleichungen Schwarze Löcher eine zwingend existierende Lösung sein müssen. Mit anderen Worten: Ohne Schwarze Löcher wäre Einsteins Relativitätstheorie nicht möglich.

Schwarze Löcher sind Objekte im Universum, die so dicht sind, dass sie eine enorme Schwerkraft auf ihre Umgebung ausüben. Ihre Gravitation hält sogar Licht fest und hält im Zentrum die Zeit an. Penrose beschrieb zudem, dass solche Löcher einen Ereignishorizont haben, eine Art Grenze ohne Wiederkehr. Wenn etwas den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überschreitet, kann es nicht mehr zurückkehren, sondern nur noch hineinfallen.

Reinhard Genzel erforscht mit seiner Arbeitsgruppe das Zentrum unserer Milchstraße. Bildrechte: imago/HRSchulz

Neben der theoretischen Leistung von Penrose würdigen die Physiknobelpreise 2020 mit der Auszeichnung von Genzel und Ghez auch praktische Arbeiten. Die beiden Astronomen haben zusammen mit ihren Arbeitsgruppen das Zentrum unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, über viele Jahre hinweg beobachtet. Dabei konzentrierten sie sich auf die Umlaufbahnen einiger zentraler Sterne, vor allem auf S2.

Mit den Daten dieser Umlaufbahnen konnten sie zeigen, dass es ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum geben muss, das zwar nicht direkt beobachtet werden kann, dessen Graviation aber notwendig ist, um die Umlaufbahnen der Sterne in der Nachbarschaft zu erklären. Heute ist allgemein anerkannt, dass dieses als Sagittarius A* bezeichnete Schwarze Loch existiert. Es hat eine Masse von 4,3 Millionen Sonnen.

Leopoldina-Präsident Gerald Haug beglückwünschte Genzel zu der Auszeichnung: "Mit dem Nobelpreis werden in diesem Jahr bahnbrechende Forschungsergebnisse im Bereich der Experimentellen Astrophysik gewürdigt. Dass ein Leopoldina-Mitglied für seine wegweisenden wissenschaftlichen Erkenntnisse gewürdigt wird, freut uns umso mehr."

Genzels besondere Leistung liege in der Weiterentwicklung der Infrarot- und Submillimeter-Astronomie. Die neuen Techniken hätten entscheidend zum Nachweis von Sagittarius A* und damit zum Beweis der Theorien Einsteins beigetragen, so der Leopoldina-Präsident.

Der Physik-Nobelpreis ist insgesamt mit rund 950.000 Euro dotiert. Bereits am Montag waren die Träger des Medizin-Nobelpreises 2020 bekanntgegeben worden. Er ging an Harvey J. Alter, Michael Houghton und Charles M. Rice für ihre Erforschung des Hepatitis-C-Virus. Am Mittwoch folgt die Bekanntgabe des Nobelpreises für Chemie, am Donnerstag für Literatur und am Freitag der Friedensnobelpreis. Der Festakt findet anlässlich des Todestages von Alfred Nobel am 10. Dezember statt.