TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: Die Jagd nach einem supermassiven schwarzen Loch
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Mit neuen Daten vom Keck Teleskop zeigt Andrea Ghez, wie hochmoderne Optik Astronomen hilft, die geheimnisvollsten Objekte unseres Universums zu verstehen: schwarze Löcher. Sie zeigt Hinweise, dass ein supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße lauert.
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
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00:15
How do you observe something you can't see?
0
0
3000
Wie beobachtet man etwas, dass man nicht sehen kann?
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This is the basic question of somebody who's interested
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3000
3000
Das ist die grundlegende Frage von jemandem, der daran interessiert ist
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
schwarze Löcher zu finden und zu studieren.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Denn schwarze Löcher sind Objekte,
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whose pull of gravity is so intense
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10000
3000
deren Anziehungskraft so intensiv ist,
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that nothing can escape it, not even light,
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13000
2000
dass nichts ihnen entkommen kann, nicht mal Licht,
00:30
so you can't see it directly.
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15000
2000
also kann man sie nicht unmittelbar sehen.
00:32
So, my story today about black holes
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17000
3000
Nun, heute handelt meine Geschichte von schwarzen Löchern,
00:35
is about one particular black hole.
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20000
2000
von einem bestimmten schwarzen Loch.
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I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Es interessiert mich herauszufinden, ob es im Zentrum
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
unserer Galaxie ein wirklich massereiches schwarzes Loch gibt,
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
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28000
3000
eines das wir "supermassiv" nennen, oder nicht?
00:46
And the reason this is interesting is that
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31000
3000
Das ist interessant, weil es uns
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it gives us an opportunity to prove
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34000
3000
Gelegenheit gibt, zu beweisen
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
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37000
4000
ob diese exotischen Objekte tatsächlich existieren oder nicht.
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And second, it gives us the opportunity
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41000
2000
Und außerdem haben wir so Gelegenheit
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to understand how these supermassive black holes
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43000
3000
zu verstehen, wie diese supermassiven schwarzen Löcher
01:01
interact with their environment,
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46000
2000
mit ihrem Umfeld interagieren
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
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48000
3000
und wie sie die Entstehung und Evolution der Galaxien
01:06
of the galaxies which they reside in.
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51000
3000
beeinflussen, in denen sie sich befinden.
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So, to begin with,
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54000
2000
Nun, zunächst müssen wir
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we need to understand what a black hole is
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56000
3000
verstehen, was ein schwarzes Loch ist, damit wir
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
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59000
2000
den Beweis für ein schwarzes Loch verstehen könnnen
01:16
So, what is a black hole?
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61000
2000
Also, was ist ein schwarzes Loch?
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Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
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63000
4000
Nun, in vieler Hinsicht ist ein schwarzes Loch ein unglaublich einfaches Objekt,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
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67000
3000
denn es gibt nur drei Eigenschaften, die man beschreiben kann:
01:25
the mass,
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70000
2000
die Masse,
01:27
the spin, and the charge.
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72000
2000
den Spin, und die Ladung.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
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74000
2000
Und ich werde nur über die Masse sprechen.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
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76000
3000
In diesem Sinn also ist es ein sehr einfaches Objekt.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Andererseits jedoch ist es ein unglaublich kompliziertes Objekt,
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
für dessen Beschreibung wir ziemlich exotische Physik brauchen,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
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84000
4000
und stellt so in gewissem Sinne unsere Aufschlüsselung des physikalischen
01:43
of the universe.
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88000
2000
Verständnisses vom Universum dar.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
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90000
2000
Aber heute möchte ich, dass sie ein schwarzes Loch so verstehen,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
für den Beweis des schwarzen Lochs
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is to think of it as an object
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94000
2000
als würden sie sich ein Objekt vorstellen
01:51
whose mass is confined to zero volume.
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96000
3000
dessen Masse auf null Volumen konzentriert ist.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
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99000
2000
Also trotz der Tatsache, dass ich zu Ihnen über ein
01:56
an object that's supermassive,
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101000
3000
Objekt sprechen werde, das supermassiv ist,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
und ich komme gleich dazu, was das wirklich bedeutet,
02:01
it has no finite size.
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106000
3000
hat es keine finite Größe.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Es ist also ein wenig knifflig.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
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111000
4000
Glücklicherweise gibt es eine finite Größe die man sehen kann,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
und die ist bekannt als der Schwarzschildradius.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Der ist benannt nach dem Mann, der erkannte
02:15
why it was such an important radius.
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120000
2000
warum es solch ein bedeutender Radius ist.
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This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
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122000
3000
Dies ist ein virtueller Radius, nicht Realität; das schwarze Loch hat keine Größe.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Warum ist er so wichtig?
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It's important because it tells us
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127000
2000
Er ist wichtig, weil er uns zeigt,
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that any object can become a black hole.
50
129000
4000
dass jedes Objekt ein schwarzes Loch werden kann.
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That means you, your neighbor, your cellphone,
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133000
3000
Das bedeutet Sie, Ihr Nachbar, Ihr Handy,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
der Hörsaal kann ein schwarzes Loch werden,
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
wenn man herausfindet wie er auf die Größe
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
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141000
2000
des Schwarzschildradius zusammengepresst werden kann.
02:38
At that point, what's going to happen?
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143000
3000
Was passiert an einem solchen Punkt?
02:41
At that point gravity wins.
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146000
2000
An diesem Punkt gewinnt die Anziehungskraft.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
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148000
2000
Die Anziehungskraft obsiegt über alle bekannten Kräfte.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
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150000
3000
Und das Objekt wird gezwungen weiter zu einem
02:48
to an infinitely small object.
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153000
2000
unendlich kleinen Objekt zu kollabieren.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
Und ist dann ein schwarzes Loch.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Wenn ich also die Erde auf die Größe eines Zuckerwürfels zusammendrückte,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
würde sie zu einem schwarzen Loch werden,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
denn die Größe eines Zuckerwürfels ist ihr Schwarzschildradius.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Es kommt also darauf an, diesen Schwarzschildradius zu ermitteln.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
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171000
4000
Dabei stellt sich heraus, dass er tatsächlich ziemlich einfach zu finden ist.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Er hängt nur von der Masse des Objekts ab.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Größere Objekte haben größere Schwarzschildradien.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
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179000
3000
Kleinere Objekte haben kleinere Schwarzschildradien.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Wenn ich nun die Sonne nähme,
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
und sie bis zur Größenordnung der Universität von Oxford komprimierte,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
dann würde sie ein schwarzes Loch werden.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Nun wissen wir also was ein Schwarzschildradius ist.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Und es ist tatsächlich ein ziemlich nützliches Konzept,
03:30
because it tells us not only
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195000
2000
weil es uns nicht nur zeigt
03:32
when a black hole will form,
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197000
2000
wann sich ein schwarzes Loch bildet,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
sondern uns auch die wichtigsten Teile für den Beweis eines schwarzen Lochs liefert.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Ich brauche nur zwei Sachen.
03:39
I need to understand the mass of the object
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204000
2000
Ich muss die Masse eines Objektes kennen,
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
von dem ich behaupte, dass es ein schwarzes Loch ist,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
und seinen Schwarzschildradius.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
Und da die Masse den Schwarzschildradius festlegt,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
brauche ich eigentlich nur eine Sache zu kennen.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Wenn ich Sie also davon überzeugen will,
03:51
that there is a black hole
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216000
2000
dass es ein schwarzes Loch gibt,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
muss ich zeigen, dass es ein Objekt gibt,
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
dass von seinem Schwarzschildradius begrenzt wird.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
Und Ihre Aufgabe heute ist skekptisch zu sein.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Gut, ich spreche also von keinem normalen schwarzen Loch;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
sondern von einem supermassiven schwarzen Loch.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Ich will noch ein paar Worte darüber sagen, was ein normales schwarzes Loch ist,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
in der Annahme, dass es so etwas wie ein normales schwarzes Loch geben könnte.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Ein normales schwarzes Loch halten wir für den Endzustand
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
im Lebenszyklus eines wirklich massereichen Sterns.
04:18
So, if a star starts its life off
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243000
2000
Wenn also ein Stern sein Leben beginnt
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
mit einer weit größeren Masse als der unserer Sonne,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
beendet er sein Leben explodierend
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
und hinterlässt diese schönen Reste einer Supernova die wir hier sehen.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
Und im Inneren dieser Supernova-Überbleibsel
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
wird ein kleines schwarzes Loch sein,
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
dass etwa dreimal soviel Masse hat, wie die Sonne.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
In astronomischer Größenordnung
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
ist das ein sehr kleines schwarzes Loch.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Nun will ich aber über supermassive schwarze Löcher reden,
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
und die supermassiven schwarzen Löcher vermuten wir im Zentrum von Galaxien.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
Und dieses schöne Bild hier, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
zeigt ihnen, dass es Galaxien in allen Formen und Größen gibt.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Es gibt große, es gibt kleine.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Nahezu jedes Objekt in diesem Bild ist eine Galaxie.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Oben links sehen Sie eine sehr schöne Spirale,
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
in dieser Galaxie befinden sich hundert Billionen Sterne,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
nur um Ihnen ein Gefühl fur die Dimensionen zu geben.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Und all das Licht, dass wir von einer typischen Galaxie sehen,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
also von der Art Galaxien die man hier sieht,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
kommt von dem Licht der Sterne.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Wir sehen also die Galaxie wegen des Sternenlichts.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Es gibt jedoch einige recht exotische Galaxien.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Ich nenne sie gern die Primadonnen der Galaxywelt,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
denn sie sind irgendwie Angeber.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Und wir nennen sie aktive galaktische Kerne.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
Wir nennen sie so, weil ihr Kern,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
beziehungsweise ihr Zentrum sehr aktiv ist.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Also dort im Zentrum, von dort kommt tatsächlich
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
das meiste Sternenlicht.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
Und dann sehen wir noch Licht,
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
dass nicht mit dem Sternenlicht erklärt werden kann.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Es ist sehr viel energiereicher.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Bei einigen Beispielen ist es sogar wie bei denen, die wir hier sehen.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Da kommen auch Strahlen genau aus dem Zentrum.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Wieder eine Energiequelle, die schwierig zu erklären ist,
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
wenn man annimmt, das die Galaxien nur aus Sternen bestehen.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Man nahm nun an, dass es vielleicht
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
supermassive schwarze Löcher gibt,
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
auf die Materie fällt.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Man kann das schwarze Loch selbst also nicht sehen,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
aber man kann die Gravitationsenergie des schwarzen Loches
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
in das Licht umwandeln, das wir sehen.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Man nimmt nun an, das die supermassiven Löcher
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
im Mittelpunkt der Galaxien existieren.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Das ist jedoch eher ein indirekter Beweis.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Er hat jedoch die Wahrnehmung begründet,
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
dass vielleicht nicht nur diese Primadonnen
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
jene supermassiven schwarzen Löcher haben,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
sondern vielmehr alle Galaxien diese supermasssiven
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
schwarzen Löcher in ihren Zentren beherbergen.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
Und wenn das der Fall ist -- und dies ist das Beispiel einer normalen Galaxie;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
dann sehen wir das Sternenlicht.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
Und wenn es dort ein supermassives schwarzes Loch gibt,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
müssen wir unterstellen, das es ein schwarzes Loch auf Diät ist.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Denn so wird das energetische Phänomen unterdrückt, dass wir
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
in aktiven galaktischen Kernen sehen.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Wenn wir nach diesen getarnten schwarzen Löchern
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
im Zentrum von Galaxien Ausschau halten,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
dann blicken wir am besten in unsere eigene Galaxie, die Milchstraße.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Dies ist ein Bild der Wide Field Kamera
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
vom Zentrum der Milchstraße.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Wir sehen Sterne entlang einer Linie.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Und zwar weil wir in einer Galaxie leben,
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
die eine abgeflachte, scheibenartige Anordnung zeigt.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Und wir leben mittendrin, und wenn wir zum Mittelpunkt schauen,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
sehen wir die Ebene, welche die Ebene der Galaxie beschreibt,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
oder die Linie, welche die Ebene der Galaxie festlegt.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Der Vorteil unsere eigene Galaxie zu untersuchen liegt nun darin,
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
dass es das einzige Galaxienzentrum in unserer Nähe ist,
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
das wir haben, denn die nächstgelegene Galaxie
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
ist hundert mal so weit entfernt.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Wir können folglich in unserer Galaxie mehr Details erkennen,
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
als irgendwo sonst.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
Und wie Sie gleich sehen werden, ist die Fähigkeit Details zu erkennen
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
bei diesem Experiment entscheidend.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Nun, wie beweisen Astronomen, dass eine große Masse
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
in einem kleinen Volumen steckt?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Was ich Ihnen ja heute zeigen will.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
Unser Hilfsmittel ist, zu beobachten wie
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
Sterne das schwarze Loch umkreisen.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Sterne umkreisen das schwarze Loch
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
genau so, wie Planeten die Sonne umkreisen.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Sie erhalten ihre Umlaufbahn
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
durch den Einfluss der Anziehungskraft.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Wenn es keine massereichen Objekte gäbe, würden diese Dinger wegfliegen,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
oder sich wenigstens viel langsamer bewegen,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
denn bestimmend für ihre Umlaufbahn ist allein
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
die Größe der Masse innerhalb der Umlaufbahn.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Das ist großartig, denn mir geht es ja darum, Ihnen zu zeigen,
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
dass dort eine große Masse auf kleinem Raum ist.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Wenn ich also die Umlaufgeschwindigkeit kenne, weiß ich auch die Masse.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
Und wenn ich die Größenordnung der Umlaufbahn kenne, kenne ich den Radius.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Ich will nun die Sterne betrachten,
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
die so nah wie möglich am Zentum der Galaxie sind.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Weil ich für eine möglichst kleine Region zeigen will, dass dort eine Masse ist.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Folglich will ich viele Details sehen.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
Und aus diesem Grund haben wir für dieses Experiment
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
das größte Teleskop der Welt verwendet.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Dies ist das Keck Observatorium. Es beherbergt zwei Teleskope
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
mit einem 10 Meter Spiegel, was etwa
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
der Durchmesser eines Tennisplatzes ist.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Das ist wunderbar,
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
denn das Werbeversprechen
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
für große Teleskope ist: je größer dasTeleskop,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
desto kleinere Details kann man erkennen.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Es stellt sich jedoch heraus, das dieses Teleskop wie jedes andere auf der Erde
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
bei der Erfüllung des Werbeversprechens ein kleines Handicap hat.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
Nämlich wegen der Atmosphäre.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Für uns ist die Atmosphäre toll; sie erlaubt uns
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
hier auf der Erde zu überleben.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Sie ist jedoch eine ziemliche Herausforderung für Astronomen
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
die durch die Atmoshpäre hindurch astronomische Quellen betrachten wollen.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Um ihnen eine Vorstellung davon zu vermitteln,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
es ist wirklich so, als betrachte man einen Stein
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
am Boden eines Wasserlaufs.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Während man den Stein im Flussbett betrachtet,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
ist der Fluss in ständiger Bewegung und turbulent,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
und so ist es sehr schwierig, den Stein am Flussboden zu sehen.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Genauso schwierig ist es,
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
astronomische Quellen zu sehen, wegen der
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
Atmosphäre, die fortwährend vorbeizieht.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Nun, ich habe viel Zeit meiner Laufbahn damit verbracht, Korrekturmöglichkeiten
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
für die Atmosphäre zu erarbeiten, damit wir eine reinere Sicht erhalten.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Und das bringt uns einen Faktor von 20.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Und ich glaube Sie können alle zustimmen, dass wenn man
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
herausfindet, wie man das Leben um einen Faktor von 20 verbessert,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
man wahrscheinlich seinen Lebensstil erheblich verbessert hat,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
man würde es beispielsweise beim Gehalt bemerken, oder bei seinen Kindern.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Und diese Animation hier zeigt Ihnen ein Beispiel der
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
Methoden, die wir anwenden, man nennt sie adaptive Optik.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Sie sehen eine Animation, die von einem Beispiel
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
dessen ausgeht, was man ohne Verwendung des Verfahrens sehen würde.
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
In anderen Worten, nur ein Bild, das die Sterne zeigt,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
Und der Rahmen ist zentriert mit dem Zentrum der Galaxie,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
wo wir das schwarze Loch vermuten.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Ohne dieses Verfahren kann man die Sterne nicht sehen.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Mit diesem Verfahren kann man sie plötzlich sehen.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Diese Technologie funktioniert durch Einbringung eines Spiegels
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
in das optische System des Teleskops,
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
der durch ständige Veränderung die Aktivitäten der Atmosphäre kontert.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Es sind also eine Art sehr raffinierter Brillengläser für Ihr Teleskop.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Bei den nächsten paar Folien werde ich mich auf
10:24
that little square there.
237
609000
2000
dieses kleine Quadrat hier konzentrieren.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Wir werden uns nur die Sterne innerhalb dieses kleinen Quadrats ansehen
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
obschon wir alle von ihnen betrachtet haben.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Ich will nun wissen, wie diese Dinge sich bewegt haben.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
Und im Verlauf dieses Experiments haben sich diese Sterne
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
um einen gewaltigen Wert bewegt.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Wir machen dieses Experiment seit 15 Jahren,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
und sehen die Sterne ganz herum laufen.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
Jetzt haben die meisten Astronomen einen Lieblingsstern,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
und meiner ist heute ein Stern, der dort oben bezeichnet ist, SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Mein absoluter Lieblingsstern in der Welt.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
Und das, weil er nur 15 Jahre Umlaufzeit hat.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Und um Ihnen ein Gefühl dafür zu geben wie kurz das ist:
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
die Sonne braucht 200 Millionen Jahre, um das Zentrum der Galaxie zu umrunden.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Sterne von denen wir vorher schon wussten, dass sie ganz nah am Zentrum
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
der Galaxie liegen, brauchen 500 Jahre.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
Und dieser, dieser kommt in einer menschlichen Lebensspanne herum.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Das ist irgendwie tiefgreifend.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Es ist jedoch der Schlüssel zu diesem Experiment. Der Umlauf sagt mir
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
wieviel Masse im Inneren eines sehr kleinen Radius steckt.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Als nächstes sehen wir hier ein Bild, dass Ihnen zeigt
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
auf welche Größe wir die Masse des Zentrums der
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
Galaxie vor diesem Experiment begrenzen konnten.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Vormals wussten wir, dass vier Millionen Sonnenmassen
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
im Inneren dieses Kreises waren.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
Und wie Sie sehen können, war noch eine Menge anderer Sachen in diesem Kreis.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Man sieht eine Menge Sterne.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Es gab also einen Haufen Alternativen zu der Vorstellung,
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
dass es ein supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie gab,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
denn man konnte eine Menge Zeug dort hineinstecken.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Mit diesem Experiment haben wir jedoch die gleiche
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
Masse auf ein viel kleineres Volumen eingegrenzt,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
das zehntausend Mal kleiner ist.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
Und daher konnten wir zeigen,
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
das sich dort ein supermassives schwarzes Loch befindet.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie klein diese Größe ist,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
das ist die Größe unseres Sonnensystems.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Wir zwängen vier Millionen mal die Masse der Sonne
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
in diesen kleinen Raum.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Tja, Wahrheit in der Werbung. Nicht wahr?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Ich habe Ihnen gesagt, ich muss es auf die Größe des Schwarzschildradius bringen.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
Und tatsächlich ist mir das noch nicht ganz gelungen.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Wir haben aber heute wirklich keine andere Möglichkeit
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
diese Massenkonzentration zu erklären.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
Und tatsächlich haben wir bislang keinen besseren Beleg
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
für die Existenz eines supermassiven schwarzen Lochs
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
im Zentrum unserer Galaxie, oder irgendeines in unserem Universum.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Wie geht es nun weiter? Ich denke wirklich,
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
dass es mit der heutigen Technologie nicht besser machbar ist,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
also können wir mit dem Problem weitermachen.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Was ich Ihnen ganz kurz zeigen will,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
sind ein paar Beispiele
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
der Begeisterung über das, was wir heute
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
am Zentrum unserer Galaxie tun können, nun da wir wissen,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
oder wenigstens glauben,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
dass es dort ein supermassives schwarzes Loch gibt.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
Und der unterhaltsame Abschnitt dieses Experiments ist,
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
während wir einige unserer Ideen überprüft haben
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
hinsichtlich der Auswirkungen eines supermassiven schwarzen Lochs
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
am Mittelpunkt unserer Galaxie,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
war beinah jede einzelne
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
unvereinbar mit unseren Beobachtungen.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
Und das ist der Spaß.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Lassen Sie mich Ihnen zwei Beispiele geben.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Man kann fragen, "Was erwarten wir von
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
den alten Sternen, Sternen die schon lange Zeit am Zentrum der Galaxie
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
sind und ausreichend Zeit hatten, mit dem schwarzen Loch zu interagieren."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Man erwartet dort, dass alte Sterne
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
um das schwarze Loch stark angehäuft sein sollten.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Man sollte eine Menge alter Sterne unmittelbar am schwarzen Loch sehen.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Genauso die jungen Sterne, oder im Gegenteil, die jungen Sterne
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
sollten nicht da sein.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Ein schwarzes Loch eignet sich nicht als netter Nachbar einer Sternenkrippe.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Damit sich ein Stern bildet, braucht es den Kollaps eines großen Balls aus Gas und Staub.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
Und er ist ein sehr empfindliches Geschöpf.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
Und was macht das schwarze Loch?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Es reißt die Gaswolke auseinander.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Es zieht an einer Seite viel stärker als an der anderen
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
und die Wolke wird auseinander gerissen.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Wir haben wirklich erwartet, dass Sterne in dieser Umgebung nicht enstehen können,
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
und man daher auch keine jungen Sterne sehen sollte.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
Und was sehen wir?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Mit anderen Beobachtungen als den heute gezeigten,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
können wir in der Tat erkennen, welche alt sind und welche jung.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Die alten sind rot.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Die jungen sind blau. Und bei den gelben wissen wir es noch nicht.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Da können sie schon die Überraschung sehen.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Da ist der Tod alter Sterne.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Da gibt es junge Sterne im Überfluss, also ist es das genaue Gegenteil der Vorhersage.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Tja, das ist der schöne Teil.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
Und das ist heute tatsächlich das, was wir versuchen herauszufinden,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
dieses Rätsel wie man --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
wie man diesen Widerspruch auflösen kann.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Also meine graduierten Studenten sind
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
gerade jetzt, heute, am Teleskop
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
in Hawaii und machen Beobachtungen, um uns
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
hoffentlich auf die nächste Stufe zu bringen,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
in der wir diese Frage angehen können,
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
warum es dort so viele junge Sterne gibt,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
und so wenige alte Sterne.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Um weitere Fortschritte zu machen, müssen wir wirklich die Umlaufbahnen
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
der Sterne betrachten, die viel weiter weg sind.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Um das zu tun, brauchen wir wahrscheinlich viel
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
raffiniertere Technologien, als wir sie heute haben.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Denn, in Wahrheit, obwohl ich sagte wir korrigieren
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
den Einfluss der Erdatmosphäre, korrigieren wir eigentlich
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
nur die Hälfte der Abweichungen die verursacht werden.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Wir schießen dazu einen Laser hinauf in die Atmosphäre,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
und wir nehmen an, wenn wir ein paar mehr
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
anstrahlen, können wir den Rest korrigieren.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Das ist also, was wir hoffen in den kommenden paar Jahren zu tun.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
Und in einem viel weiteren zeitlichen Rahmen
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
hoffen wir sogar noch größere Teleskope zu bauen,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
denn, erinnern Sie sich, größer bedeutet in der Astronomie besser.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Wir wollen ein 30 Meter Teleskop bauen.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
Und mit diesem Teleskop sollten wir in der Lage sein,
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
Sterne zu sehen, die sogar noch näher am Mittelpunkt der Galaxie sind.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Und wir hoffen in der Lage zu sein, einige von
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
Einsteins Theorien zur allgemeinen Relativität zu überprüfen,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
einige Vorstellungen in der Kosmologie dazu, wie Galaxien entstehen.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Wir glauben, die Zukunft dieses Experiments
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
ist ziemlich aufregend.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Abschließend zeige ich Ihnen eine Animation,
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
die Ihnen im Wesentlichen zeigt, wie diese
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
Umlaufbahnen sich in drei Dimensionen bewegt haben.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
Und ich hoffe, dass ich Sie wenigstens
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
überzeugt habe, dass wir zum einen wirklich
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
ein supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie haben,
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
und das bedeutet, dass diese Dinger in unserem Universum existieren,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
und wir uns damit abfinden müssen, wir müssen erklären,
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
wie diese Objekte in unsere physischen Welt kommen können.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Zweitens, wir konnten das Zusammenspiel betrachten,
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
wie supermassive schwarze Löcher interagieren,
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
und verstehen, vielleicht, welche Rolle sie dabei spielen,
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
unsere Galaxien zu formen, und wie sie funktionieren.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
Und zuletzt, aber nicht weniger bedeutsam,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
nichts davon wäre passiert
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
ohne den Einzug des gewaltigen Fortschritts,
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
der an der Technologiefront gemacht wurde.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Und wir denken dieses Fach entwickelt sich unglaublich schnell,
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
und hält eine Menge für die Zukunft bereit.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Vielen Dank.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Applaus)
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