TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez : la chasse aux trous noirs supermassifs.
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
Avec les nouvelles données issues des télescopes Keck, Andrea Ghez nous montre comment les optiques adaptatives à la pointe de la technologie aident les astronomes à comprendre les objets les plus mystérieux de notre univers : les trous noirs. Elle apporte aussi la preuve qu'un gigantesque trou noir pourrait se tapir dans le centre de la Voie Lactée.
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
Comment observer quelque chose qu'on ne peux pas voir ?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
C'est la question de base d'une personne qui s'intéresse
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
à la découverte et l'étude des trous noirs.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Les trous noirs sont des objets
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
dont l'attraction gravitationnelle est si intense
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
que rien ne peut s'en échapper, pas même la lumière,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
donc on ne peut pas les voir.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Mon histoire de trous noirs aujourd'hui
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
est celle d'un trou noir particulier.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Je cherche à savoir s'il y a
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
un trou noir très massif, parfois appelé
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
trou noir "supermassif", au centre de notre galaxie.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
C'est intéressant car
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
ça nous donne une chance de prouver
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
si oui ou non ces objets bizarres existent.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
De plus, ça nous donne l'opportunité
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
de comprendre comment ces trous noirs supermassifs
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
interagissent avec leur environnement
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
et de comprendre leur impact sur la formation et l'évolution
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
des galaxies dans lesquelles ils se trouvent.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Pour commencer,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
nous devons comprendre ce qu'est un trou noir
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
pour comprendre comment prouver son existence.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Donc, qu'est-ce qu'un trou noir ?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Pour beaucoup, un trou noir est un objet très simple
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
car il n'y a que 3 caractéristiques que vous pouvez décrire :
01:25
the mass,
26
70000
2000
la masse,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
le moment cinétique et la charge.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Je vais vous parler seulement de la masse.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
De ce point de vue, c'est un objet très simple.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
D'un autre côté, c'est un objet incroyablement compliqué
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
qui nécessite une physique assez exotique pour le décrire
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
et qui, dans certains cas, représente les limites de notre compréhension physique
01:43
of the universe.
33
88000
2000
de l'univers.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Aujourd'hui, je veux que vous considériez un trou noir,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
pour prouver son existence,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
comme un objet
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
dont la masse est confinée dans un volume nul.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Bien que je vous parle
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
d'un objet supermassif,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
et je vais vous expliquer dans un moment ce que ça que veut dire,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
il n'a pas de taille finie.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Donc, c'est un peu délicat
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
mais, heureusement, il y a une taille finie que vous pouvez voir
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
qui est connue comme le rayon de Schwarzschild.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Il a été nommé comme la personne qui a reconnu
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
que c'était un rayon si important.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
C'est un rayon virtuel, pas réel : le trou noir n'a pas de taille.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Mais pourquoi est-il si important ?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Il l'est car il nous montre
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
que n'importe quel objet peut devenir un trou noir.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Par exemple vous, votre voisin, votre téléphone,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
l'auditorium peuvent devenir un trou noir
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
si vous trouvez comment les compresser
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
à la taille du rayon de Schwarzschild.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
À ce moment, que va-t-il se passer ?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
La gravité va gagner.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
La gravité va gagner sur toutes les autres forces connues
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
et l'objet est forcé de continuer de s'effondrer
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
jusqu'à devenir un objet infiniment petit.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
Et voila notre trou noir.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Par exemple, si on compressait la Terre jusqu'à la taille d'un morceau de sucre,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
elle deviendrait un trou noir
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
car la taille d'un morceau de sucre est celle de son rayon de Schwarzschild.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Il faut comprendre ce qu'est ce rayon de Schwarzschild.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
Il apparaît qu'il est assez simple à imaginer.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Il dépend simplement de la masse de l'objet.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Les objets plus gros ont des rayons de Schwarzschild plus gros.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
Les plus petits ont des rayons de Schwarzschild plus petits.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Donc, si vous prenez le Soleil
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
et que vous le compressez à la taille de l'université d'Oxford,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
il deviendra un trou noir.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Maintenant, on sait ce qu'est un rayon de Schwarzschild.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
C'est un concept très utile,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
car il ne nous montre pas seulement
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
quand un trou noir va se former
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
mais il nous donne aussi les éléments clés pour prouver l'existence d'un trou noir.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
J'ai juste besoin de deux choses.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Je dois comprendre la masse de l'objet
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
que je pense être un trou noir
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
et trouver quel est son rayon de Schwarzschild.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
A partir du moment où la masse détermine le rayon de Schwarzschild,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
il ne reste qu'une seule chose que je dois vraiment trouver.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Mon boulot pour vous convaincre
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
de la présence d'un trou noir
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
est de vous montrer qu'il y a un objet
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
confiné à l'intérieur de son rayon de Schwarzschild.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
Votre boulot aujourd'hui est d'être sceptiques.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Je ne vais pas parler de trous noirs ordinaires ;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
je vais parler de trous noirs supermassifs.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Je voudrais juste expliquer ce qu'est un trou noir ordinaire,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
en admettant qu'il existe des trous noirs ordinaires.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Un trou noir ordinaire semblerait être l'état final
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
d'une étoile très massive.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Si une étoile meure,
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
une étoile plus massive que le Soleil,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
elle va finir sa vie en explosant
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
et en laissant derrière elle ces beaux restes de supernova que nos voyons ici.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
A l'intérieur des restes de la supernova,
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
on va trouver un petit trou noir
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
dont la masse sera d'environ 3 fois celle du Soleil.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
Sur une échelle astronomique,
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
c'est un tout petit trou noir.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Maintenant, je vais parler des trous noirs supermassifs.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
Les trous noirs supermassifs sont supposés résider au centre des galaxies.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
Ces belles photos prises par le télescope spatial Hubble
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
nous montrent qu'il y a des galaxies de toutes formes et de toutes tailles.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Il y en a des grosses, des petites.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
À peu près tous les objets de cette image sont des galaxies.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Il y a une très jolie spirale en haut à gauche.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
Il y a une centaine de milliards d'étoiles dans cette galaxie,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
juste pour vous donner une échelle.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Toutes les lumières qu'on voit d'une galaxie typique,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
du genre des galaxies qu'on voit ici,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
viennent de la lumière des étoiles.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Donc, nous voyons les galaxies grâce à la lumière des étoiles.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Il y a quelques galaxies assez exotiques.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
J'aime à les appeler les prima donna du monde des galaxies
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
car elles sont un peu prétentieuses.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Nous les appelons noyaux actifs de galaxie.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
On les appelle comme ça car leur noyau,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
ou leur centre, est très actif.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Au centre ici, c'est finalement l'endroit
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
d'où la plupart de la lumière provient.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
En fait, ce qu'on voit, c'est de la lumière
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
qui ne trouve pas son origine dans les étoiles.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
C'est beaucoup plus énergétique.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
En fait, dans certains exemples, c'est un peu comme celles qu'on voit ici.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Il y a aussi des jets émanant du centre.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Encore une fois, cette source d'énergie est très difficile à expliquer
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
si vous pensez que les galaxies sont juste composées d'étoiles.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Ainsi, ce que les gens pensent, c'est que,
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
peut-être, il y a des trous noirs supermassifs
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
dans lesquels la matière se jette.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
On ne peut donc pas voir le trou noir lui-même
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
mais on peut convertir l'énergie gravitationnelle du trou noir
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
en lumière visible.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
On pense qu'il y a des trous noirs supermassifs
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
au centre des galaxies.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
C'est un peu un argument indirect.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Néanmoins, ça peut laisser penser
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
que, peut-être, les prima donna
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
ne sont pas les seules à contenir des trous noirs supermassifs
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
mais plus certainement que toutes les galaxies doivent contenir
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
ces trous noirs supermassifs en leur centre.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
Si c'est le cas - ceci est un exemple de galaxie normale -
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
ce qu'on voit, c'est la lumière des étoiles.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
S'il y a un trou noir supermassif,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
ce qu'il faut supposer, c'est que ce trou noir est au régime.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
C'est la manière de supprimer le phénomène énergétique que l'on voit
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
dans le noyau actif des galaxies.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Si on veut rechercher ces trous noirs furtifs
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
au centre des galaxies,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
le meilleur endroit à explorer est notre propre galaxie, notre Voie Lactée.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Ceci est une photo grand angle
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
du centre de la Voie Lactée.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Ce qu'on voit, c'est une ligne d'étoiles.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
C'est parce que nous vivons dans une galaxie qui
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
est aplatie, en forme de disque.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Si on regarde au centre de la galaxie,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
on peut voir ce plan qui définit le plan de la galaxie,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
ou une ligne qui définit ce plan.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
L'avantage d'étudier notre propre galaxie,
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
c'est que c'est l'exemple le plus proche de centre de galaxie
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
que nous pourrons avoir
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
car la galaxie suivante est 100 fois plus loin.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
On peut donc avoir beaucoup plus de détails dans notre galaxie
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
que n'importe où ailleurs.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
Comme on va le voir, la capacité de voir les détails
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
est la clé de cette expérience.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Comment donc prouver qu'il y a une masse importante
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
dans un volume réduit ?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
C'est ce que je dois vous montrer aujourd'hui.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
L'outil qu'on utilise est l'analyse du mouvement
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
orbital des étoiles autour du trou noir.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Les étoiles vont tourner autour du trou noir
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
de la même manière que les planètes tournent autour du Soleil.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
C'est la force gravitationnelle
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
qui fait tourner ces éléments.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
S'il n'y avait pas d'objets massifs, ces choses partiraient voler ailleurs
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
ou auraient un mouvement réduit
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
car ce qui détermine leur mouvement,
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
c'est la masse à l'intérieur de l'orbite.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Ceci va m'aider car, rappelez-vous, mon boulot est de montrer
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
qu'il y a une grande masse dans un volume réduit.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Si je connais la vitesse des éléments, je connais la masse.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
Si je connais l'échelle des orbites, je connais le rayon.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Je veux donc voir les étoiles
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
qui se trouvent aussi proches du centre de la galaxie que possible
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
car je veux prouver qu'il y a une masse dans une région aussi réduite que possible.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Cela veut dire que je veux voir beaucoup de détails.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
C'est pourquoi on a utilisé le plus grand télescope du monde
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
pour cette expérience.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
C'est l'observatoire de Keck. Il accueille deux télescopes
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
avec un miroir de 10 m, ce qui est environ
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
le diamètre d'un court de tennis.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
C'est magnifique
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
car l'avantage des gros télescopes est
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
que plus le télescope est gros
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
plus les détails sont fins
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
mais il apparaît que ces télescopes, comme n'importe quel télescope terrestre,
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
ont un petit challenge pour tenir leurs promesses.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
Le défi est dû à l'atmosphère.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
L'atmosphère est bonne pour nous ; elle nous permet
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
de survivre sur Terre
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
mais c'est un défi à relever pour les astronomes
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
qui veulent regarder des sources astronomiques à travers l'atmosphère.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Pour vous donner une idée,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
c'est comme si vous regardiez un caillou
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
dans un courant.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Regarder le caillou sous l'eau,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
avec un courant perpétuel et turbulent,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
se trouve être très difficile.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Sur le même principe, il est très difficile
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
de voir les sources astronomiques, à cause
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
de l'atmosphère toujours en mouvement.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
J'ai passé une grande partie de ma carrière à chercher
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
comment corriger les effets de l'atmosphère pour avoir de meilleures vues.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Ca a donné une amélioration 20 fois supérieure
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
et je pense que vous serez d'accord sur le fait
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
que, si vous savez comment améliorer votre vie 20 fois,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
vous améliorerez sûrement votre style de vie :
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
imaginez votre salaire, vos enfants...
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Cette animation montre un des exemples
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
des techniques que nous utilisons, appelées optiques adaptatives.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Vous voyez une animation qui décrit
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
ce que vous pourriez voir si vous utilisiez cette technique.
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
En d'autres termes, juste une image qui montre des étoiles,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
et la boîte est centrée sur le centre de la galaxie,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
où nous pensons que le trou noir se trouve.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Sans cette technologie, vous ne pourriez pas voir les étoiles.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Avec cette technologie, on peut donc les voir.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Cette technique consiste à introduire un miroir
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
dans le système optique du télescope
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
qui change constamment pour neutraliser les effets de l'atmosphère.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
C'est un peu comme des lunettes fantaisie pour votre télescope.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Maintenant, je vais concentrer les prochaines diapos sur
10:24
that little square there.
237
609000
2000
cette petite zone là.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
On va regarder les étoiles présentes dans cette petite zone,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
même si on les a toutes regardées.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Je veux voir comment ces choses ont bougé.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
Durant la durée de l'expérience, ces étoiles
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
ont énormément bougé.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
On a réalisé cette étude sur 15 ans
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
et on voit que les étoiles tournent encore et encore.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
La plupart des astronomes ont une étoile favorite
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
et la mienne aujourd'hui est une étoile appelée SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
C'est mon étoile favorite au monde.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
C'est parce qu'elle tourne en seulement 15 ans.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Pour vous donner une idée de sa vitesse,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
le Soleil met 200 millions d'années pour tourner autour de la galaxie.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Les étoiles que nous connaissions avant, qui étaient aussi proches du centre de la galaxie
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
que possible, mettaient 500 ans.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
Celle-ci le fait dans le temps d'une vie humaine.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
C'est très profond en un sens.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
C'est la clé de l'expérience. L'orbite me montre
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
combien de masse est contenue dans un tout petit rayon.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Ensuite, nous pouvons voir une photo qui montre
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
la taille dans laquelle nous pouvions
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
confiner la masse du centre de la galaxie avant cette expérience.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Ce que nous savions, c'est qu'il y avait
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
4 millions de fois la masse du Soleil dans ce cercle.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
Comme vous pouvez le voir, il y a un tas d'autres choses dans ce cercle.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Vous pouvez voir un tas d'étoiles.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Il y avait un tas d'alternatives
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
à l'idée qu'il y avait un trou noir supermassif au centre de la galaxie
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
car vous pouviez mettre un tas d'autres choses là-dedans.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Avec cette expérience, nous avons confiné
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
cette même masse dans un volume plus petit :
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
environ 10 fois plus petit.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
Grâce à ça, nous avons pu montrer
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
la présence d'un trou noir supermassif.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Pour vous donner un ordre d'idée de la taille :
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
c'est équivalent à celle de notre système solaire.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Nous avons donc 4 millions de fois la masse du Soleil
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
dans ce petit volume.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
La publicité dit toujours vrai, non ?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Je vous ai dit que mon travail est de la ramener au rayon de Schwarzchild.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
La vérité est que je n'y suis pas encore.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
On n'a aucune alternative aujourd'hui
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
pour expliquer cette concentration de masse.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
C'est la meilleure preuve que nous avons aujourd'hui
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
non seulement de l'existence d'un trou noir supermassif
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
au centre de notre propre galaxie mais dans l'univers.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Et après ? Je pense en fait
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
que nous ne pouvons pas faire mieux avec la technologie actuelle.
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
Avançons avec le problème.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Ce que je veux vous rapporter, très brièvement,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
ce sont de petits exemples
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
de ce que nous pouvons faire aujourd'hui
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
au centre de la galaxie, maintenant que nous savons qu'il y a,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
ou au moins que nous pensons,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
qu'il y a là un trou noir supermassif.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
La phase intéressante de cette expérience,
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
c'est que, quand nous avons confronté nos idées
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
sur les conséquences de la présence, au centre de la galaxie,
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
d'un trou noir supermassif,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
tous autant que nous étions
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
n'étions pas conscients de ce que nous voyions finalement.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
Ca, c'est amusant.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Laissez moi vous donner deux exemples.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Vous me demanderiez : "Qu'attendez-vous
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
des vieilles étoiles, celles qui sont dans la galaxie
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
depuis bien longtemps, elles ont eu pleinement le temps d'interagir avec le trou noir."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Ce qu'on attend, c'est que les vieilles étoiles
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
soient très groupées autour du trou noir.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Vous devriez voir beaucoup d'étoiles près du trou noir.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Par contre, pour les jeunes étoiles,
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
elles ne devraient juste pas être là.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Un trou noir n'est pas un gentil voisin pour les crèches stellaires.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Pour former une étoile, vous devez avoir une boule de gaz et de poussière qui s'effondre.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
C'est une entité très fragile.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
Que fait un gros trou noir ?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Il déchire ce nuage de gaz.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Il tire plus sur un côté que sur un autre
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
et le nuage est déchiqueté.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
En fait, nous avons anticipé que la formation des étoiles ne pouvait pas arriver dans cet environnement.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Vous ne devriez pas voir de jeunes étoiles.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
Alors que voit-on ?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
En prenant des observations que je ne vous ai pas montrées aujourd'hui,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
nous pouvons estimer lesquelles sont vieilles et lesquelles sont jeunes.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Les vieilles sont rouges.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Les jeunes sont bleues. Les jaunes, nous ne savons pas encore.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Vous pouvez voir la surprise.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Ici, il y a un manque de vieilles étoiles.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Ici, une abondance de jeunes étoiles : exactement l'opposé de la prédiction.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
C'est un élément amusant.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
En fait, c'est ce que nous essayons d'éclaircir,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
à savoir comment
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
expliquer cette contradiction.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Mes jeunes diplomés
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
sont à cet instant précis, devant le télescope,
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
à Hawaï, en train de faire des observations
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
pour nous mener à l'étape suivante
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
où nous pourrons travailler cette question
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
de la présence de tant de jeunes étoiles
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
et de si peu de vieilles étoiles.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Pour aller plus loin, nous avons réellement besoin d'analyser les orbites
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
d'étoiles qui sont plus loin.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Pour ça, nous allons sûrement avoir besoin
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
de technologies plus sophistiquées que celles que nous avons.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
En fait, quand je dis qu'on corrige
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
l'effet de l'atmosphère, nous ne corrigeons que
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
la moitié des erreurs qui sont introduites.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
On le fait en envoyant un laser dans l'atmosphère,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
et ce que nous pensons faire, c'est
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
d'en utiliser plus pour corriger le reste.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
C'est ce que nous espérons faire dans les prochaines années.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
Sur un plus long terme,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
nous espérons construire des télescopes plus grands
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
car, rappelez-vous, plus gros c'est mieux en astronomie.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Nous voulons donc construire un télescope de 30 mètres.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
Avec celui-ci, nous devrions être capables de voir
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
des étoiles qui sont encore plus proches du centre de la galaxie.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Nous espérons pouvoir tester certaines des
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
théories d'Einstein sur la relativité générale,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
certaines idées en cosmologie sur la formation des galaxies.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Nous pensons donc que le futur de cette expérience
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
est assez excitant.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
En conclusion, je vais vous montrer une animation
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
qui vous montre simplement comment ces
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
orbites ont bougé - en 3 dimensions.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
J'espère, au moins
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
vous avoir convaincu que, premièrement, nous avons effectivement
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
un trou noir supermassif au centre de la galaxie.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
Ceci veut dire que ces choses existent dans notre univers,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
et nous devons discuter ça, nous devons expliquer
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
comment on peut avoir ces objets dans notre monde physique.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Deuxièmement, nous avons été capables de voir
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
comment les trous noirs supermassifs interagissent
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
et de comprendre, peut-être, le rôle qu'ils jouent
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
dans l'apparence de nos galaxies et dans leur fonctionnement.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
Finalement,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
rien de tout cela ne serait advenu
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
sans l'avancée phénoménale
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
qui a été faite technologiquement.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Nous pensons que c'est un domaine avançant très rapidement
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
et qui promet encore beaucoup dans le futur.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Merci beaucoup
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Applaudissements)
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