TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: a caccia di buchi neri supermassicci
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
Con i nuovi dati provenienti dal telscopio Keck, Andrea Ghez ci mostra come le ottiche adattive di ultima generazione aiutino gli astronomi nella comprensione degli oggetti più misteriosi del nostro universo, i buchi neri. Andrea condivide con noi le prove che vi sia un buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
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
Come si osserva qualcosa che non si può vedere?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Questa è la domanda basilare che si pone chiunque
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
voglia scoprire e studiare i buchi neri.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Poiché i buchi neri sono oggetti
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
la cui forza di gravità è così intensa
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
che nulla, nemmeno la luce, può sfuggir loro,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
non si possono vedere a occhio nudo.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Il mio raconto di oggi sui buchi neri
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
è su un buco nero particolare.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Vorrei scoprire se al centro della nostra galassia esista o meno
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
un buco nero con una grande massa, quello che ci piace definire
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
buco nero "supermassiccio".
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
Il motivo per cui questa ricerca è interessante è che
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
ci permette di verificare
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
se questi oggetti strani esistano o meno.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
In secondo luogo questo studio ci permette
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
di capire come questi buchi neri supermassicci
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
interagiscano con l'ambiente
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
e in che modo influiscano nella formazione e nell'evoluzione
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
delle galassie nelle quali si trovano.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Tanto per cominciare,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
dobbiamo capire cosa sia un buco nero
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
così da poter comprendere cosa ne prova l'esistenza.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Cos'è quindi un buco nero?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Beh, sotto molti aspetti, un buco nero è un oggetto incredibilmente semplice,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
poiché se ne possono descrivere solo tre caratteristiche:
01:25
the mass,
26
70000
2000
la massa,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
la rotazione e la carica.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Parlerò solo della massa.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Per questo quindi è un oggetto molto semplice.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
anche se è incredibilmente complicato per altre ragioni
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
tanto da richiedere un tipo di fisica abbastanza esotica,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
ed in un certo senso rappresenti la sconfitta del nostro modo di comprendere
01:43
of the universe.
33
88000
2000
la fisica dell'universo.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Ma oggi voglio che pensiate ad un buco nero,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
per provarne l'esistenza,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
come ad un oggetto
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
la cui massa è racchiusa in un volume di dimensione zero.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Quindi, nonostante stia per parlarvi di
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
un oggetto supermassiccio,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
e vi spiegherò tra un attimo che cosa questo voglia realmente dire,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
il buco nero non ha dimensioni finite.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Lo so, è un po' fuorviante.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Ma fortunatamente esiste una dimensione finita osservabile
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
nota come il raggio di Schwarzschild.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Il nome deriva dal tizio che ha scoperto
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
perché questo raggio era così importante.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Si tratta di un raggio virtuale, non di una cosa reale perchè il buco nero non ha dimensioni.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Perché allora è così importante?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
E' così importante perché ci fa capire
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
che qualsiasi oggetto può trasformarsi in un buco nero.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Vuol dire che voi, il vostro vicino, il vostro cellulare,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
l'auditorium possono trasformarsi in un buco nero
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
se sarete in grado di comprimerlo fino
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
alla dimensione del raggio di Schwarzschild.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
Cosa accade a quel punto?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
A quel punto vince la gravità.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
La gravità prevale su tutte le altre forze
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
E l'oggetto continua a collassare
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
fino a diventare un oggetto infinitamente piccolo,
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
trasformandosi in un buco nero.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Quindi, se comprimessi la Terra fino alla dimensione di una zolletta di zucchero,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
diventerebbe un buco nero,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
perchè una zolletta di zucchero è il suo raggio di Shwarzschild.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Ebbene, la chiave di tutto sta nel capire cosa sia questo raggio di Schwarzschild.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
Guarda caso, è alquanto semplice capire di cosa si tratti.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Dipende solo dalla massa dell'oggetto.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Più l'oggetto è grande, più grande è il suo raggio di Schwarzschild.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
E viceversa.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Quindi, se prendessi il Sole
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
e lo riducessi alla grandezza della Oxford University,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
diventerebbe un buco nero.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Ora sappiamo cos'è il raggio di Schwarzschild.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Si tratta di un concetto piuttosto utile
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
dato che ci informa non solo
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
quando un buco nero si formerà,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
ma ci da anche la chiave per provarne l'esistenza.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Vale a dire ho solo bisogno di due cose.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Ho bisogno di capire la massa dell'oggetto
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
che sostengo essere un buco nero
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
e quale sia il suo raggio di Schwarzschild.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
E poiché la massa determina il raggio di Schwarzschild,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
essa è la sola cosa da conoscere.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Quindi quel che devo fare per convincervi
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
che ci sia un buco nero,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
è mostrarvi che c'è un oggetto
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
ridotto al suo raggio di Scwarzschild.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
E il vostro compito, oggi, è quello di essere scettici.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Non vi parlerò di un buco nero comune;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
vi parlerò di un buco nero supermassiccio.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Volevo dire due parole sulla definizione di buco nero comune,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
sempre che esista qualcosa come un buco nero comune.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Si ritiene che un buco nero comune sia lo stadio finale
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
di una stella veramente massiccia.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Quindi, se una stella inizia la sua vita
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
con una massa molto superiore a quella del Sole,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
al termine della sua vita finirà per esplodere
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
lasciandoci dei bellissimi resti di supernova quali vediamo qui.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
E al centro di quei resti di supernova
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
ci sarà un piccolo buco nero
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
la cui massa sarà pressappoco tre volte la massa del Sole.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
Su scala astronomica
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
si tratta di un buco nero molto piccolo.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Ma ora voglio parlarvi dei buchi neri supermassicci
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
che si crede siano al centro delle galassie.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
Questa bella foto scattata dal telescopio spaziale Hubble
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
vi mostra come le galassie esistano in ogni forma e dimensione.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Ce ne sono di grandi e di piccole.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Quasi tutti gli oggetti di quella foto là sono galassie.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
In alto a sinistra c'è una galassia a spirale molto graziosa.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
In quella galassia, ci sono centinaia di miliardi di stelle,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
giusto per darvi un senso della sua grandezza.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Tutta la luce che vediamo provenire da una galassia tipica,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
che sono le galssie che vediamo qui,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
deriva dalla luce stellare.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Quindi vediamo la galassia grazie alla luce delle sue stelle.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Ci sono alcune galassie relativamente esotiche.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Mi piace chiamarle "prime donne" del mondo galattico,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
poiché sono una specie di esibizioniste.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Le chiamiamo nuclei galattici attivi.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
Le definiamo così perché i loro nuclei,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
o i loro centri, sono molto attivi.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
In esse il centro è proprio il punto dal quale
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
proviene la maggior parte della luce.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
Eppure la luce che vediamo
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
non può essere spiegata solo dalla luce stellare.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
E' di gran lunga più intensa.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
In alcuni casi è come quella che vediamo qui.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Dal centro partono dei getti
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
E di nuovo si tratta di energia molto difficile da spiegare
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
se pensiamo che le galassie sono fatte solo di stelle.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
L'ipotesi di qualcuno è che forse
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
ci sono buchi neri supermassicci
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
dentro i quali la materia cade.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Il buco nero in sé è invisibile,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
ma la sua energia gravitazionale può essere convertita
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
nella luce che vediamo.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Riassumendo, si presume che i buchi neri supermassicci
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
esistano al centro delle galassie.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Ma è una sorta di prova indiretta.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Ciò nonostante, questo ha fatto nascere l'ipotesi
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
che forse non siano solo queste "prime donne"
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
ad avere dei buchi neri supermassicci,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
ma piuttosto che tutte le galassie abbiano al loro centro
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
un buco nero supermassiccio.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
E se è così -- Questo è l'esempio di una galassia comune;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
e la luce che vediamo è luce stellare.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
Se c'è un buco nero supermassiccio,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
dobbiamo supporre che si tratti di un buco nero "a dieta",
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
perché questo è l'unico modo per spiegare l'assenza dei fenomeni legati all'energia
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
nei nuclei galattici attivi.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Se dovessimo cercare questi buchi neri invisibili
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
al centro delle galassie,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
il miglior luogo dove cercarli sarebbe nella nostra galassia, la Via Lattea.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Questa è una foto panoramica
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
del centro della Via Lattea.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Quello che vediamo è una fila di stelle.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Questo succede perché viviamo in una galassia
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
dalla struttura appiattita e discoidale.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Siamo nel mezzo di essa quindi quando guardiamo verso il suo centro,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
vediamo questo piano che definisce il piano della galassia
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
o linea che definisce il piano della stessa.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Il vantaggio di studiare la nostra galassia
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
sta nel fatto che è semplicemente il centro galattico più vicino
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
che avremmo mai l'occasione di osservare poiché la galassia più vicina oltre la nostra
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
è lontana cento volte tanto.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Quindi, nella nostra galassia possiamo scorgere molti più dettagli
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
che altrove.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
Come vedrete fra pochissimo, l'abilità di notare dettagli
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
è determinante per l'esperimento.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Quindi, come fanno gli astronomi a dimostrare che c'è molta massa
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
in un piccolo volume?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Ed è proprio quello che dovrei mostrarvi oggi.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
Lo strumento è l'osservazione del modo in cui
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
le stelle orbitano attorno al buco nero.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Le stelle orbitano attorno al buco nero
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
allo stesso modo in cui i pianeti orbitano attorno al Sole.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
E' l'attrazione gravitazionale
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
che le fa orbitare.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Se non ci fossero oggetti massicci le stelle fuggirebbero via,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
o si muoverebbero ad una velocità minore,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
poiché il loro comportamento è determinato unicamente
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
dalla quantità di massa presente nella loro orbita.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Ebbene, questo è fantastico, perché, se vi ricordate, il mio compito è quello di dimostrare che
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
c'è molta massa in un volume ridotto.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Quindi, se conosco la velocità di un oggetto ne conosco la massa.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
E se conosco le dimensioni della sua orbita, ne conosco il raggio.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Quindi, devo osservare le stelle
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
che sono vicine al centro della galassia.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Dato che voglio dimostrare l'esistenza di una massa in una regione piccolissima
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
devo stare attenta a molti dettagli.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
E questo è il motivo per cui abbiamo usato per questo esperimento
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
il telescopio più grande del mondo.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Questo è l'osservatorio Keck. Ha due telescopi
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
con degli specchi di 10 metri ciascuno, che equivale pressappoco
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
al diametro di un campo da tennis.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Questo è bellissimo
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
poiché la promessa pubblicitaria
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
dei telescopi di grandi dimensioni sta nel fatto che più un telescopio è grande,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
più sono piccoli i dettagli che si possono vedere.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Ma in pratica questi telescopi, come qualunque altro telescopio sulla Terra,
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
hanno avuto qualche difficoltà nel mantenere questa promessa
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
La causa è l'atmosfera.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Per noi, l'atmosfera è importantissima, ci permette
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
di sopravvivere qui sulla Terra.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Ma è piuttosto un problema per gli astronomi
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
che vogliano guardare gli astri attraverso di essa.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Ecco, per darvi un'idea,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
è come osservare un ciottolo
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
sul fondo di un torrente.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
L'immagine del ciottolo sul fondo del fiume,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
a causa della turbolenza e del movimento dell'acqua,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
è molto distorta.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Allo stesso modo, a causa dell'atmosfera
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
in continuo movimento, è molto difficile
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
l'osservazione delle fonti astronomiche.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Ho dedicato buona parte della mia carriera alla ricerca di soluzioni
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
a questo problema, soluzioni che possano fornirci immagini nitide.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
E questo ci permette di vedere 20 volte di più.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Credo che sarete tutti d'accordo sul fatto che, se si potesse
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
scoprire come innalzare il livello di vita di 20 volte
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
sarebbe un grande salto di qualità,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
ad esempio per quanto riguarda il vostro salario o i vostri figli.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Quest'animazione è un esempio
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
della tecnica che utilizziamo, la cosiddetta ottica adattiva.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
State osservando un'animazione che vi mostra
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
un esempio di quello che vedreste se non utilizzaste questa tecnica.
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
In altre parole, è una foto delle stelle.
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
L'obiettivo è puntato sul centro della galassia,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
dove crediamo ci sia il buco nero.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Senza questa tecnologia le stelle non si vedono.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Con questa tecnologia, tutto d'un tratto le potete vedere.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Questa tecnologia usa uno specchio
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
che si muove in continuazione all'interno
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
del sistema ottico del telescopio per contrastare quello che fa l'atmosfera.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
E' una sorta di occhiali di lusso per il telescopio.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Nelle prossime diapositive mi concentrerò semplicemente
10:24
that little square there.
237
609000
2000
su quel piccolo quadrato laggiù.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Guarderemo solo le stelle che si trovano dentro quel piccolo riquadro,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
anche se le abbiamo osservate tutte.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
L'intenzione è di vedere come queste si muovono.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
Nel corso di questo esperimento queste stelle
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
si sono mosse moltissimo.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Sono 15 anni che conduciamo questo esperimento
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
e vediamo come le stelle ruotino in circolo.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
La maggior parte degli astronomi hanno una stella preferita
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
e la mia di oggi è la SO-2, che si trova proprio lì.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
E' in assoluto la mia preferita.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
E questo perché compie un'intera rivoluzione in soli 15 anni.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Per darvi un'idea di quanto breve sia questo suo moto di rivoluzione (vi ricordo che)
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
il Sole ci mette 200 milioni di anni per orbitare attorno al centro della galassia.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Stelle di nostra vecchia conoscenza, che si trovano vicinissime
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
al centro galattico, ci mettono 500 anni.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
Mentre questa stella ci mette il tempo di una vita umana.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Molto intimo in un certo senso.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Ma è la chiave dell'esperimento. L'orbita mi permette di capire
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
quanta massa c'è all'interno di uno spazio molto piccolo.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
La prossima è una foto che vi mostra
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
le dimensioni nelle quali ci era possibile confinare
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
la massa del centro galattico prima di questo esperimento.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Quello che sapevamo allora era che all'interno di quel cerchio
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
c'era una massa pari a 4 milioni di volte quella del Sole.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
Come potete vedere, dentro quel cerchio c'erano tante altre cose.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Si possono vedere molte stelle.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
In realtà, c'erano molte alternative
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
all'ipotesi che ci fosse un buco nero supermassiccio al centro della galassia,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
poiché c'era spazio per molto altro.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Ma con questo esperimento abbiamo concentrato
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
quella stessa massa in un volume molto più piccolo,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
ovvero in un spazio 10 mila volte più piccolo.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
E proprio per questo siamo stati in grado di dimostrare
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
la presenza di un buco nero supermassiccio.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Per darvi un'idea di quanto le dimensioni siano piccole:
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
questa è la dimensione del nostro sistema solare.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
e noi stiamo stipando 4 milioni di volte la massa del Sole
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
in quel piccolo volume.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Verità nella pubblicità. Giusto? *****
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Vi ho detto che il mio compito è di trovare il raggio di Schwarzchild.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
In realtà, non l'ho ancora trovato.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Eppure, oggi non abbiamo ancora alternative
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
plausibili per spiegare questa concentrazione di massa.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
E' la prova migliore che abbiamo ad oggi
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
dell'esistenza di un buco nero supermassiccio
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
al centro non solo della nostra galassia, ma di qualunque altra nell'universo.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Quindi che fare? Credo proprio che questo
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
sia il meglio che possiamo fare con la tecnologia attuale
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
Andiamo avanti col problema.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Quello che vorrei mostrarvi, molto brevemente,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
sono alcuni esempi
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
di quello che oggi possiamo fare
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
ora che sappiamo
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
o almeno crediamo di sapere che al centro della galassia,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
c'è un buco nero supermassiccio.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
La parte divertente dell'esperimento sta nel fatto che,
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
mentre verificavamo alcune delle nostre teorie
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
sulle conseguenze di un buco nero supermassiccio
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
al centro della nostra galassia,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
quasi tutte le nostre perevisioni, senza eccezioni,
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
si sono rivelate inconsistenti con quello che abbiamo osservato.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
E questa è la cosa divertente.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Vi faccio qualche esempio.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Potreste chiedere: "Cosa vi aspettavate
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
da stelle antiche, quelle che orbitano attorno al centro galattico da molto tempo,
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
Hanno avuto abbastanza tempo per interagire con il buco nero."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Quello che ci si aspetta è che le stelle antiche
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
siano ammassate attorno al buco nero.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Dovremmo vedere molte stelle antiche vicino a quel buco nero.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Per le stesse ragioni , al contrario, le stelle giovani
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
non dovrebbero esserci.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Infatti un buco nero non è un buon vicino per un "asilo stellare".
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Una stella, per formarsi, ha bisogno che una palla di gas e di polvere collassino.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
Si tratta di un'entità molto instabile.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
Ma cosa fa il vicino grande buco nero?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Smantella la nube gassosa.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
La sua forza di attrazione è molto più potente di quella collassante
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
e la nube viene smembrata.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
In effetti, immaginavamo che la formazione stellare non potesse accadere in quell'ambiente.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Quindi, non si dovrebbero poter vedere stelle giovani.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
Cosa vediamo allora?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Utilizzando metodi di osservazione diversi da quelli che vi ho mostrato oggi,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
possiamo in realtà distinguere le stelle antiche dalle giovani.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Le antiche sono rosse.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Le giovani sono azzurre, e le gialle, ancora non sappiamo.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Potete comprendere il nostro sconcerto.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
C'è una carenza di stelle antiche.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Le stelle giovani sono in abbondanza, esattamente il contrario delle nostre aspettative.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Questo è il bello.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
In fatti adesso cerchiamo di capire
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
il mistero di come --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
di come si viene a capo di questa contraddizione.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
In realtà, i miei laureandi
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
sono proprio ora presso il telescopio hawaiano
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
per scrutare il cielo e, speriamo, per farci
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
progredire al prossimo stadio,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
in cui possiamo rispondere alla domanda
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
del perché ci siano così tante stelle giovani
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
e così poche stelle antiche.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Per fare dei progressi, dobbiamo veramente osservare le orbite
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
delle stelle che sono ancora più lontane.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Per farlo, probabilmente avremo bisogno di una tecnologia
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
molto più sofisticata di quella che abbiamo oggi,
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
In realtà, quando ho detto che correggiamo la poca chiarezza
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
Indotta dall'atmosfera terrestre, intendevo dire che correggiamo
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
solo la metà degli errori introdotti da essa.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
L'abbiamo fatto lanciando un raggio laser nell'atmosfera
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
e pensiamo di poter correggere anche il resto
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
proiettandone altri.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Questo è quello che speriamo di fare nei prossimi anni.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
Ma in tempi più lunghi
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
quello su cui contiamo è la costruzione di telescopi più grandi,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
perché, ricordatevi, in astronomia più una cosa è grande meglio è.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Vogliamo costruire un telescopio di 30 m.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
E con esso dovremmo essere in grado di scorgere
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
le stelle ancora più vicine al centro galattico.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Speriamo anche di poter verificare alcune delle teorie
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
sulla relatività generale di Einstein,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
alcune idee cosmologiche sulla formazione delle galassie.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Pensiamo che il futuro di questo esperimento
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
sia molto entusiasmante.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Concludendo, vi mostrerò un'animazione in 3D
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
che mostra come le orbite
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
siano cambiate, in 3D
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
Spero, se non altro,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
di avervi convinto che, come prima cosa, ci sia veramente
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
un buco nero al centro della nostra galassia.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
Questo prova che questi oggetti esistono veramente nel nostro universo,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
dobbiamo affrontarli e spiegare
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
come si siano formati nel nostro mondo fisico.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Come seconda cosa, siamo stati in grado di osservare l'interazione
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
dei buchi neri supermassicci
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
e forse di capire li ruolo che ahnno
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
nella formazione e nel funzionamento delle galassie.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
Come ultima cosa, ma non meno importante,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
nulla di tutto ciò sarebbe stato possibile
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
senza l'avvento del formidabile progresso
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
in campo tecnologico.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Secondo noi, si tratta di un campo in continua evoluzione
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
che ci riserverà molte sorprese in futuro.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Grazie mille.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Applausi)
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