TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
أندريا غيز: البحث عن ثقب أسود فائق الكتلة
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
بواسطة البيانات الجديدة من تلسكوبات كيك، تشرح أندريا غيز كيف أن البصريات المتكيفة بشكل فني تساعد علماء الفضاء لفهم أكثر الأجسام غموضاً : الثقوب السوداء. هي تشارك الدليل بأن ذلك الثقب الأسود بالغ الضخامة ربما يكون كامناً في مركز مجرة درب التبانة.
Andrea Ghez - Astronomer
Andrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space. Full bio
Andrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
How do you observe something you can't see?
0
0
3000
كيف يمكنك مراقبة شيئاً لا يمكنك رؤيته؟
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
هذا سؤال اساسي لأي شخص مهتم
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
بالبحث عن و دراسة الثقوب السوداء
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
لان الثقوب السوداء هي أجسام
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
ذات قوة جاذبية هائلة
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
بحيث أن لا شيئ يمكنه الهروب منها، بما في ذلك الضوء
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
لذلك لا يمكنك رؤيته مباشرة
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
لذلك فإن قصتي اليوم عن الثقوب السوداء
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
هي عن ثقب أسود محدد
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
أنا مهتمة في ايجاد ما إذا كان هناك حقاً
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
جسم هائل أم لا، ذلك الذي ندعوه
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
ثقب أسود "فائق الكتلة" في مركز مجرتنا
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
و السبب بأهمية ذلك أنه
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
يعطينا فرصة لاثبات
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
فيما اذا كانت هذه الاجسام الشاذة موجودة حقاً
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
و ثانياً، ذلك يعطينا الفرصة
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
لفهم كيف أن هذه الثقوب السوداء الضخمة
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
تتفاعل مع ما يحيطها
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
و لفهم كيف يؤثرون في التشكيل و التطور
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
للمجرات التي تسكنها
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
لذلك، لنبدأ
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
نحتاج لفهم ما هو الثقب الأسود
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
بحيث نستطيع فهم اثبات الثقب الأسود
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
لذلك، ما هو الثقب الأسود؟
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
حسناً، بطرق عديدة الثقب اأسود هو جسم بسيط بشكل لا يصدق
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
لوجود ثلاث خصائص فقط تستطيع أن تصفها:
01:25
the mass,
26
70000
2000
الكتلة
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
الدوران، و الشحنة
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
و سأقوم بالتحدث عن الكتلة فقط
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
لذلك و من هذا المفهوم، انه جسم بسيط جداً
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
و لكن من منطلق آخر، انه جسم معقد جداً
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
نحتاج بشكل نسبي لفيزياء شاذة لوصفه
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
و في بعض الاعتبارات انهيار الفيزياء التي نفهمها
01:43
of the universe.
33
88000
2000
عن الكون
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
و لكن اليوم، الطريقة الي أريدكم ان تفهموا لثقب الاسود
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
لاثبات الثقب الاسود
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
هي بالتفكير به كجسم
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
كتلته محصورة بحجم يساوي الصفر
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
لذلك و بغض النظر عن الحقيقة التي سأتحدث معكم عن
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
جسم هائل الكتلة
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
و سأصل لما يعنيه حقيقةً في خلال دقيقة
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
انه لايملك حجم محدد
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
لذلك هذا شيئ مخادع
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
و لكن لحسن الحظ هناك حجم محدد يمكنك رؤيته
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
و هو يدعى بشعاع (قطر) شوارزشيلد
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
و سمي بذلك باسم الشخص الذي لاحظ
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
لماذا كان هذا الشعاع مهم
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
انه شعاع تخيلي و ليس حقيقي، الثقب الاسود لا يملك أبعاد
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
لذا، لما هو مهم لهذه الدرجة؟
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
انه مهم لأنه يخبرنا
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
بأن كل جسم بإمكانه أن يكون ثقباً أسوداً
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
ذلك يعني أنت، جارك، هاتفك المحمول
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
المرج يمكن أن تصبحوا ثقباً أسود
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
اذا أمكنك اكتشاف كيف تضغطه
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
الى حجم شعاع شوارزشيلد
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
عند تلك النقطة، ما الذي سيحدث؟
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
عند تلك النقطة الجاذبية تفوز
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
الجاذبية تفوز على جميع القوى الأخرى المعروفة
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
و يجبر الجسم على الاستمرار بالانهيار
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
الى جسم لا متناهي الصغر
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
و عندها يكون ثقباً أسودا
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
لذلك، اذا ضغطت الكرة الأرضية الى حجم مكعب سكر
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
ستصبح ثقباً أسوداً
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
لأن حجم مكعب السكر هو شعاع شوارزشيلد
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
الآن، المفتاح هنا هو اكتشاف ما هو شعاع شوارزشيلد
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
و تبين أن ذلك حقيقةً شيئ سهل التحديد للغاية
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
انه يعتمد فقط على كتلة الجسم
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
الاجسام الأكبرلها شعاعات شوارزشيلد أكبر
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
الاجسام الاصغر لها شعاعات شوارزشيلد أصغر
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
لذا، اذا اخذنا الشمس
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
و ضغطناها لحجم جامعة أوكسفورد
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
ستصبح ثقباً أسوداً
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
اذاً نحن نعرف الآن ما هو شعاع شوارزشيلد
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
و هو حقيقةً مفهوم مفيد جداً
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
لأنه لا يخبرنا فقط
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
متى سيتشكل الثقب الاسود
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
ولكن سيعطينا المفتاح الأساسي لاثبات الثقب الأسود
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
اريد فقط شيئين
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
اريد أن أفهم كتلة الجسم
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
الذي ادعي بكونه ثقباً أسوداً
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
و ما هو شعاع شوارزشيلد خاصته
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
و كون الكتلة تحدد شعاع شوارزشيلد
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
هنالك شيئ واحد فقط اريد ان أعرفه حقاً
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
لذا، عملي من اقناعكم
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
ان هنالك ثقباً أسود
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
ان أظهر ان هناك جسماً ما
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
محصور ضمن شعاع شوارزشيلد
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
و عملكم اليوم أن تكونوا شكاكين
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
حسناً، سأتحدث عن الثقب الأسود الاعتيادي
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
سأتحدث عن الثقب الأسود فائق الكتلة
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
لذا، سأقول بضعة كلمات عن ماهية الثقب الأسود الاعتيلدي
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
كما لو أنه هناك شيئ يدعى ثقب أسود اعتيادي
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
الثقب الاسود الاعتيادي اعتبر على أنه نهاية حالة
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
حياة نجم ضخم حقيقي
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
لذلك اذا بدأت حياة نجم بكتلة
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
أضخم من كتلة الشمس بالأفول
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
سينهي حياته بانفجار
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
و يترك خلفه بقايا تلك المستعرات النجمية التي نراها هنا
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
و داخل بقايا تلك المستعرات النجمية
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
سيكون هناك ثقبا أسود صغير
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
بكتلة أكبر بقليل من ثلاث أضعاف كتلة الشمس
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
علي المقياس الفلكي
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
ذلك ثقب أسود صغير جداً
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
و الآن ما أود الحديث عنه هو الثقوب السوداء فائقة الكتلة
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
و الثقوب السوداء فائقة الكتلة اعتبرت انها تستوطن مركز المجرات
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
هذه صورة جميلة مأخوذة بواسطة تلسكوب هابل
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
تظهر لكم أن المجرات تأتي بكل الأشكال و الأحجام
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
هناك الكبيرة و هناك الصغيرة
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
و تقريباً كل جسم في تلك الصورة هناك هو مجرة
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
و هناك لولب جميل جداً في الزاوية العلوية اليسرى
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
و هناك مائة بليون نجم في تلك المجرة
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
فقط لاعطيكم الاحساس بالحجم
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
و كل الضوء الذي ترونه من مجرة تقليدية
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
مثل المجرات التي نرى هنا
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
يأتي من ضوء النجوم
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
لذلك نرى المجرة بسبب ضوء النجوم
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
الآن هناك قليل من المجرات الشاذة بشكل نسبي
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
احب ان اسميهم السيدة الاولى في عالم المجرات
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
لأنهم نوعاً ما يستعرضون
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
و ندعوهم نوى المجرات النشطة
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
و ندعوهم كذلك بسبب نواتهم
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
أو مركزهم كونه ناشط جداً
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
لذلك، عند المركز، هناك حقاً
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
يأتي منه معظم ضوء النجوم
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
و للآن ما تراه فعلاً هو ضوء
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
لا يمكن وصفه بضوء النجوم
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
انه عالي الطاقة بطبيعته
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
في الحقيقة، بأمثلة قليلة انه يشبه ما نراه هنا
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
و هناك أيضاً دفقات تنبعث من المركز
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
ثانيةً، مصدر طاقة عصي عن التفسير
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
اذا كنت تظن ان المجرات مؤلفة من نجوم
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
لذلك ما فكر فيه الناس انه ربما
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
هناك ثقوب سوداء فائقة الكتلة
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
بحيث تسقط المادة فيها
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
لذلك لا يمكنك رؤية الثقب الاسود نفسه
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
ولكن يمكن ان تحول الطاقة الجاذبة للثقب الاسود
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
لضوء يمكنك رؤيته
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
لذلك هناك اعتقاد انه ربما الثقوب السوداء فائقة الكتلة
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
تتواجد بمراكز المجرات
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
و لكن ذلك نوع من المجادلة الغير مباشرة
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
ومع هذا، انه يعطي دفعة لنظرية
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
انه لربما ليس فقط السيدات الأول تلك
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
التي تملك ثقوب سوداء فائقة الكتلة
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
و لكن كل المجرات لربما تستضيف تلك
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
الثقوب السوداء الفائقة في مراكزها
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
و اذا كانت تلك هي القضية -- و هذا مثال عن مجرة عادية
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
ما نراه هو ضوء النجوم
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
و اذا كان هناك ثقب أسود فائق الكتلة
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
ما نريد افتراضه انه ثقب اسود في حالة حمبة
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
لأن تلك هي الطريقة لاخماد ظاهرة الطاقة التي نرى
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
في نواة المجرة النشطة
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
اذا كنا سنبحث عن تلك الثقوب السوداء الشبح
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
في مركز المجرات
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
المكان الأفضل للبحث هو في مجرتنا، درب التبانة
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
و هذه صورة عريضة
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
مأخوذة لمركز درب التبانة
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
و ما نراه هو خط النجوم
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
وهذا بسبب ان المجرة التي نعيش فيها
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
مسطحة على شكل قرص
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
و نعيش في منتصفها، لذلك عندما ننظر للمركز
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
نرى منبسط يبين انبساط مجرتنا
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
او خط يحدد انبساط مجرتنا
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
الآن، الميزة من دراسة مجرتنا
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
ببساطة هي انها المثال الأقرب لمركز مجرة
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
يمكن لنا الحصول عليها أبداً، لأن المجرة التالية الاقرب
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
هي١٠٠ مرة أبعد
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
لذلك يمكن رؤية تفاصيل أكثر في مجرتنا
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
عن أي مكان آخر
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
و كما سترون في دقيقة، قابلية رؤية التفاصيل
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
هو المفتاح لهذه التجربة
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
لذا، كيف يثبت علماء الفضاء أن هناك كثير من الكتلة
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
في داخل حيز صغير؟
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
حيث أنه العمل الذي ينبغي أن أريه اليوم
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
و الأداة التي نستخدمها هي مراقبة طريقة
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
دوران النجوم في مدار الثقب الأسود
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
ستدور النجوم في مسار الثقب الأسود
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
بنفس الطريقة التي تدور الكواكب حول الشمس
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
انها القوة الجاذبة
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
التي تجعل الأشياء تشكل مدارات.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
اذا لم يكن هناك أجسام ضخمة ستذهب هذه الاجسام مبتعدة
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
أو على الأقل ستسير بمعدل أبطأ بكثير
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
لأن ما يحدد دورانهم
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
هو كمية الكتلة الموجودة في مدارهم
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
لذلك، هذا رائع، لأن عملي اذا تذكرت هو لأري
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
أن هناك الكثير من المادة في حيز صغير
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
لذا، كنت أعرف سرعة الدوران، فسأعرف الكتلة
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
و إذا عرفت مقياس المدار فسأعرف قطره
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
لذا، اريد رؤية النجوم
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
القريبة من مركز المجرة بقدر الامكان
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
لأني اريد أن أري الكتلة داخل منطقة صغيرة قدر الامكان
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
لذلك، هذا يعني أن أرى الكثير من التفاصيل
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
و هذا هو سبب استخدامنا لهذه التجربة
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
أكبر منظار في العالم
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
انه مرصد كيك. الذي يأوي منظارين
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
بمرآة قطرها ١٠ أمتار، الذي تقريباً
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
أبعاد حلبة التنس
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
الآن، هذا رائع
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
لأن الحملة بالتلسكوبات الكبيرة
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
تعد بأن كلما كبر المنظار،
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
كلما أمكننا رؤية تفاصل أدق
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
لكن وجدنا أن هذه التلسكوبات، أو أي تلسكوب على الأرض
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
لديه تحدي صغير لاضطلاع بهذا الوعد
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
و هو بسبب الغلاف الجوي
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
الغلاف الجوي عظيم لنا، أنه يمكنّنا
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
من النجاة على سطح الأرض
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
و لكنه يشكل تحدياً نسبياً للفلكيين
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
الذين يودون النظر عبر الجو للمصادر الفلكية
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
لذا، لاعطائكم معنى ذلك بشكل حسي
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
انه كالنظر لحصاة
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
في قاع جدول
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
النظر لحصاة في قاع جدول،
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
و الجدول يتحرك و يموج بشكل دائم،
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
و هذا يجعل من الصعب جداً رؤية الحصاة في القاع
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
و بشكل مشابه جداً بنفس الطريقة، انه لمن الصعب جداً
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
رؤية المصادر الفلكية، بسبب
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
الغلاف الجوي الذي يترك بشكل دائم
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
لذا، قضيت الكثير في مهنتي في العمل على طرق
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
لتصحيح الجو، ليعطينا منظراً أوضح
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
و هذا يعطينا تقريباً معامل بحدود ٢٠
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
و أظن أن كل ما يمكنكم الموافقة عليه أنه إذا كان بإمكاننا
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
ايجاد كيف يمكن تحسين الحياة بمعامل ٢٠
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
لربما طورنا نمط حياتنا بشكل كبير
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
لنقل راتبك، يمكنك ملاحظته، أو أولادك
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
و هذا الفلم يريكم مثال عن
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
التقنيات المستخدمة، المدعوة البصريات المتكيفة
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
انكم تشاهدون فلماً يدور حول
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
مثال عما سترونه اذا لم تستخدم تلك التقنيات
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
بكلمات أخرى، صورة ترينا النجوم
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
و الصندوق متمركز في مركز المجرة
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
حيث نعتقد بوجود الثقب الأسود
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
لذلك، بدون هذه التقنية لايمكننا رؤية النجوم
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
و بهذه التقنية فجأة اصبحت تراها
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
تلك التقنية تعمل بعرض مرآة
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
في نظام التلسكوب البصري
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
ذلك يعدل بشكل دائم لمواجهة ما يعمله الجو لك
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
لذا، انها تشبه نظارات جميله لمنظارك
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
الآن، في الشرائح القادمة، سأقوم فقط بالتركيز على
10:24
that little square there.
237
609000
2000
المربع الصغير هناك
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
لذلك سنقوم بالنظر الى النجوم في ذلك المربع الصغير فقط
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
على الرغم من اننا نظرنا اليهم جميعاً
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
لذا أود رؤية كيف تحركت تلك الأشياء
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
و خلال مدة هذه التجربة تحركت
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
هذه النجوم بمقدار هائل
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
و كنا نقوم بهذه التجربة لـ ١٥ عام
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
و نرى النجوم تسير بكل الاتجاهات
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
و الآن معظم الفلكيين لديهم نجمهم المفضل
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
و نجمي اليوم هو المسمى هناك، SO-2
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
بهو بشكل مطلق نجمي المفضل في العالم
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
و ذلك لأنه يدور هناك فقط في١٥ عاماً
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
و لجعلكم تحسون كم ذلك قصير
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
تأخذ الشمس ٢٠٠ مليون سنة لتدور حول مركز المجرة
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
و النجوم التي عرفناها من قبل القريبة من مركز المجرة بقدر الامكان
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
تستغرق ٥٠٠ سنة
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
و هذا النجم، يدور في غضون حياة المرء
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
ذلك عميق بشكل
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
و لكنه المفتاح لتلك التجربة. يخبرني المدار
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
كم من الكتلة داخل القطر الصغير جداً
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
لذا نرى لاحقاً هنا الصورة التي اريكم
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
قبل هذه التجربة حجم ما يحجز
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
كتلة مركز المجرة
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
ما نعلمه سابقاً انه كان اربعة ملايين مرة
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
أكبر من كتلة الشمس في داخل تلك الدائرة
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
و كما ترون، هناك الكثير من الاشياء الاخرى داخل الدائرة
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
يمكنك رؤية العديد من النجوم
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
لذا كان هناك الكثير من البدائل
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
لفكرة كون هنالك ثقب أسود بالغ الكتلة في مركز المجرة
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
لأنه يمكنكم وضع الكثير من الأشياء هناك
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
ولكن في هذه التجربة حصرنا
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
هذه الكتلة الضخمة في حجم أصغر
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
10 آلاف مرة أصغر
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
و بسبب ذلك، كنا قادرين أن نري
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
أن هناك ثقب أسود بالغ الكتلة
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
لاعطائكم فكرة عن صغر حجمه
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
انه حجم نظامنا الشمسي
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
لذلك نحن نتكلم عن أربعة ملايين مرة حجم الشمس
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
في ذلك الحجم الصغير
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
الآن الحقيقة في الاعلان اليس كذلك؟
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
اخبرتكم ان عملي ان اصغره لحجم شعاع شوارزشيلدز
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
و الحقيقة انني لست هناك تماماً
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
و لكن ليس لدينا بديل اليوم
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
لنشرح ذلك التركيز في الكتلة
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
و في الحقيقة، انه الدليل الأفضل لدينا لليوم
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
في انه ليس وجود ثقب أسود بالغ الكتلة
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
في مركز مجرتنا، بل في كامل كوننا
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
لذا ما التالي؟ أنا أظن حقيقة
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
انه جيد بقدر ما نعمله بتقنيتنا الحالية
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
لذلك لنكمل في مسألتنا
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
لذا ما سأقوله لكم بشكل مختصر
12:33
is a few examples
288
738000
2000
هو بضع أمثلة
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
عن الإثارة بما يمكننا عمله اليوم
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
في مركز المجرة، نعرف الآن أن هنالك
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
أو على الأقل نحن نعتقد
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
أن هنالك ثقب أسود هائل هناك
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
و الجزء الممتع في هذه التجربة
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
هو أنه بينما كنا نقوم بامتحان أفكارنا
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
حول نتائج الثقب الأسود العملاق
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
الموجود في مركز مجرتنا
12:52
almost every single one
297
757000
2000
تقريباً كل واحد
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
كان متناقضاً مع ما نراه حقاً
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
و هذا هو الممتع.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
لذلك، دعوني اعطيكم مثالين
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
يمكنكم السؤال، " ماذا تتوقعون
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
للنجوم المعمرة، النجوم التي كانت حول مركز المجرة
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
لمدة طويلة، كان لديهم الوقت الكافي لتتفاعل مع الثقب الأسود
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
ما تتوقعه هناك تلك النجوم المعمرة
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
متجمعة بشكل كبير حول الثقب الأسود
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
ينبغي أن ترى الكثير من النجوم بقرب الثقب الأسود
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
علـى نفس النمط، للنجوم الشابة، أو بشكل تبايني
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
لا يجب أن تكون هناك
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
الثقب الأسود لا يشكل جاراً طيباً لحضانة النجوم
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
لتشكيل النجم، يلزمك كرة كبيرة من الغاز و الغبار لتنهار.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
و هو كيان هش جداً
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
و ماذا يفعل الثقب الأسود؟
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
انه يشرّح سحابة الغاز لأجزاء
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
انه يسحب من جانب بشكل أكبر من الآخر
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
و السحابة تتفتت لأجزاء
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
في الحقيقة، نحن توقعنا أن تشكيل النجوم لايجب أن يستمر في هذه البيئة
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
لذا، لايجب رؤية النجوم الشابة
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
لذا، ما الذي نراه؟
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
باستخدام مراقب غير التي رأيناها اليوم،
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
يمكننا حقاً معرفة أيها الجديدة و أيها المعمرة.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
المعمرة هي الحمراء
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
و الشابة هي الزرقاء. و الصفراء لا نعرف للآن ما هي.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
لذلك، يمكنك رؤية مفاجأة
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
هناك ندرة بالنجوم المعمرة.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
هناك كثرة من النجوم الشابة، و هو عكس ما كان متوقع
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
و هذا هو الجزء الممتع
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
و في الحقيقة، اليوم هذا ما نحاول أن ندركه
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
ذلك الغموض حول كيفية الحصول--
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
كيف يمكنك حل هذا التناقض
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
لذا طلابي المتخرجون
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
موجودون الآن و في هذه الحظة عند المنظار
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
في هاواي، يقومون بالمراقبة لايصالنا
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
للمرحلة المقبلة
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
حيث يمكننا بحث هذا السؤال
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
حول لماذا هناك العديد من النجوم الشابة،
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
و القليل من النجوم المعمرة
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
لتحقيق تقدم أكبر نحتاج حقاً للنظر
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
الى مدارات النجوم الأبعد
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
لنقوم بذلك نحتاج على الأرجح تقنية
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
أكثر تعقيداً من التي لدينا اليوم
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
لأنه، في الحقيقة، بينما أقول كنا نصحح
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
تأثيرات الغلاف الجوي، فنحن بالحقيقة نصحح فقط
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
نصف الأخطاء الناتجة
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
نقوم بذلك بإطلاق ليزر الى الغلاف الجوي،
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
و ما نظن أننا نفعله اننا
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
اذا قمنا بزيادة اللمعان قليلاً سنصحح الباقي
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
و هذا ما نأمل بفعله في السنوات القليلة القادمة
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
و بمقياس زمني أكبر،
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
ما نأمل بفعله هو بناء مناظير أكبر،
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
لأنه، اذا تتذكرون، كلما كان أكبر كلما كان أفضل في علم الفلك
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
لذا، نريد بناء منظار طوله 30 متر
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
و بهذا المنظار يجب أن نكون قادرين على رؤية
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
النجوم التي هي أقرب من مركز المجرة.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
و نأمل أن نكون قادرين على اختبار بعض من
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
نظرية اينشتاين حول النسبية العامة
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
بعض الأفكار في علم الكون حول كيفية تشكل المجرات
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
لذا، نظن أن مستقبل هذه التجربة
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
مثير حقاً
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
لذا، و كنتيجة، سأريكم فيلم
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
يري بشكل أساسي كيف
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
هذه المدارات تتحرك، في ثلاث أبعاد.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
و آمل، ان لم يكن شيئ آخر،
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
أن أكون قد أقنعتكم أولاً، آننا فعلاً
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
لدينا ثقب أسود عملاق في مركز المجرة.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
و هذا يعني أن هذه الأشياء موجودة في كوننا
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
و نحن راضين بهذا، يجب علينا أن نشرح
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
كيف يمكننا الحصول على هذه الأجسام في عالمنا الواقعي.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
ثانياً، أمكننا النظر لذلك التفاعل
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
حول كيفية تفاعل الثقوب السوداء العملاقة،
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
و ربما فهم، الدور الذي تلعبه
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
بتشكيل المجرات بشكاها الحالي، و كيف تعمل
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
و أخيراً، و ليس آخراً
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
لا شيئ من ذلك سيحدث
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
بدون حلول التقدم الهائل
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
الذي حدث على صعيد التقنية
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
و نعتقد انه المجال الذي يتقدم بسرعة لا تصدق
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
و يخبئ الكثير في جعبته للمستقبل
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
شكرا جزيلاً
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(تصفيق)
ABOUT THE SPEAKER
Andrea Ghez - AstronomerAndrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space.
Why you should listen
Seeing the unseen (from 26,000 light-years away) is a specialty of UCLA astronomer Andrea Ghez. From the highest and coldest mountaintop of Hawaii, home of the Keck Observatory telescopes, using bleeding-edge deep-space-scrying technology, Ghez handily confirmed 30 years of suspicions of what lies at the heart of the Milky Way galaxy -- a supermassive black hole, which sends its satellite stars spinning in orbits approaching the speed of light.
Ghez received a MacArthur "genius grant" in 2008 for her work in surmounting the limitations of earthbound telescopes. Early in her career, she developed a technique known as speckle imaging, which combined many short exposures from a telescope into one much-crisper image. Lately she's been using adaptive optics to further sharpen our view from here -- and compile evidence of young stars at the center of the universe.
Andrea Ghez | Speaker | TED.com