Penrose ontwikkelde wiskundige methoden om de relativiteitstheorie van Albert Einstein te onderzoeken. Genzel en Ghez ontdekten de invloed van zwarte gaten op de banen van sterren.

Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eraan kan ontsnappen, zelfs licht niet.

Genzel en Ghez doen, beiden met hun eigen teams, al sinds begin jaren negentig onderzoek naar het centrum van onze Melkweg. Dat gebied heet Sagittarius A*, omdat het aan de rand van het sterrenbeeld Boogschutter (Sagittarius) staat. Ze ontdekten, los van elkaar, dat zich daar een onzichtbaar en extreem zwaar object moet bevinden, dat sterren om zich heen slingert. Het moet een zogenoemd supermassief zwart gat zijn, maar omdat zwarte gaten elk licht opslokken, is het heel moeilijk om ze waar te nemen. Uit het onderzoek kwam onder meer naar voren dat het zwarte gat 4,3 miljoen keer zo zwaar is als onze zon. Ook konden andere verklaringen worden uitgesloten.

Penrose, de andere winnaar, gebruikte volgens het Nobelcomité „vindingrijke wiskundige methodes” om te bewijzen dat zwarte gaten een rechtstreeks gevolg zijn van de relativiteitstheorie van Einstein. Dat deed hij in 1965, tien jaar na het overlijden van Einstein. De theorie was zo baanbrekend, dat zelfs Einstein zelf niet geloofde dat zwarte gaten echt konden bestaan.

De prijs voor de Nobelprijs bedraagt 10 miljoen Zweedse kronen, omgerekend bijna een miljoen euro. Penrose krijgt de ene helft van dat bedrag, Genzel en Ghez verdelen de andere helft. Het geld komt uit de erfenis van de Zweedse zakenman Alfred Nobel, die schatrijk was geworden met de ontwikkeling van explosieven, waaronder het door hem uitgevonden dynamiet. Een van de ondernemingen van Nobel fuseerde in 1994 met het Nederlandse Akzo, waardoor AkzoNobel ontstond.