TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
アンドレア・ゲッズ：超大質量ブラックホールを探す
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ケック望遠校の最新データを元に、アンドレア・ゲッズは、宇宙最大の謎であるブラックホールの理解を、最高水準の補償光学がいかに助けているかを示します。彼女は、天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールが存在する証拠について話します。
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
見えないものはどうやって観察できるでしょうか?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
ブラックホールを発見し、研究しようとする者にとって
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
これは基本的な問いです
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
なぜならブラックホールは
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
その重力があまりに強力で
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
光でさえもそこから出てこられず
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
つまり直接、目に見えないからです
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
今日私がお話するのは
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
特別なブラックホールについてです
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
私が興味を持っているのは
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
銀河の中心に、非常に大きい
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
「超大質量」のブラックホールがあるかどうかです
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
なぜそれに興味があるかというと
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
このような奇妙な物体が本当に
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
存在するかどうかを証明できる機会があるのと、
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
二つ目の理由は、それによって
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
超大質量ブラックホールが、どうやって
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
周辺環境と相互作用するか、また
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
その周りにある銀河の形成と進化にどう影響するかを
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
理解する機会があるからです
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
まずはじめに
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
ブラックホールの存在を信じられるよう
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
ブラックホールについて理解しましょう
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
ブラックホールとは何か?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
ある意味でそれは非常に単純な物体です
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
なぜなら物理特性が三つしかないからです
01:25
the mass,
26
70000
2000
質量と、
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
スピン(回転)と、電荷です
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
今日は質量についてだけお話します
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
つまりある意味では非常に単純な物体ですが
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
別の意味では非常に複雑な物体で
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
奇妙な物理法則で記述しなくてはならず
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
また、それが我々の宇宙に関す物理学的解釈の
01:43
of the universe.
33
88000
2000
崩壊を意味するからです
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
でも今日は ブラックホールを理解し
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
それが実在することを理解していただくために
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
その質量が体積ゼロの空間に
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
押し込められた物体を考えてみてください
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
つまり超大質量を持つ
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
物体なのに
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
有限の大きさを持たないような物体がとはどんなものかを
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
ご説明します
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
ちょっとムズカシイわよね
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
でも、理解可能な有限の大きさがあり
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
それは「シュヴァルツシルト半径」として知られています
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
その大きさがいかに重要かを発見した
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
人の名前にちなみます
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
これは仮想的な半径で、実在のものではありません ブラックホールには大きさがありませんから
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
なぜ重要なのか?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
なぜならそれは、どんな物体でも
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
ブラックホールになり得ることを示すからです
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
つまりあなたや、隣人や、あなたの携帯電話や、
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
このホールなども、それを
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
シュヴァルツシルト半径以下に押し縮めれば
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
ブラックホールになるのです
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
そこまで行くとどうなるか?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
そこで重力が打ち勝ちます
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
他のすべての力に重力が打ち勝ち
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
物体は収縮を続け
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
無限に小さい物体になるのです
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
それがブラックホールです
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
地球を角砂糖の大きさにまで押し縮めれば
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
ブラックホールになります
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
この場合、角砂糖の大きさがシュヴァルツシルト半径だからです
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
ここでの鍵は、シュヴァルツシルト半径は幾つか、ということです
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
それを知るのはとても簡単だと分かりました
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
それは物体の質量のみに依存します
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
大きい物体のシュヴァルツシルト半径は大きい
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
小さい物体では、小さい
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
もし太陽を
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
オックスフォード大学の大きさに押し縮めれば
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
ブラックホールになるでしょう
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
シュヴァルツシルト半径はわかりましたね
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
これはとても役に立つ概念で
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
ブラックホールがいつできるかを
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
示すだけでなく
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
ブラックホールの証明の鍵となる要素も与えてくれます
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
必要なのは二つだけ：
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
ブラックホールだと証明したい
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
物体の質量と、
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
そのシュヴァルツシルト半径です
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
そしてシュヴァルツシルト半径は質量で決まるので
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
実際知る必要があるのは質量だけです
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
つまり皆さんに、ブラックホールが
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
実在すると納得させるために
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
そのシュヴァルツシルト半径内に収まる
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
物体が存在することを示すのが私の役割で
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
皆さんの役割は、疑い深くなることです
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
それで、私は普通のブラックホールについては話しません
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
超大質量ブラックホールの話をします
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
そこでまず普通のブラックホールについて少し触れます
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
「普通の」ブラックホールがあるみたいにね
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
普通のブラックホールは、超巨星の生涯の
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
終末と考えられています
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
つまり、太陽より遥かに巨大な質量をもって生まれた
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
恒星は、その生涯を終える時
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
爆発を起こし、
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
ご覧のような美しい超新星爆発の残骸を残します
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
そしてその超新星爆発の残骸の中に
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
小さなブラックホールができます
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
おおよそ太陽の質量の3倍くらいです
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
天文学的規模で言えば
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
とても小さいブラックホールです
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
これからは超大質量ブラックホールについてお話します
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
超大質量ブラックホールは銀河の中心にあると考えられています
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したこの美しい写真で
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
銀河があらゆる形をとることがわかります
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
大きいのもあるし、小さいのもあります
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
この写真に見えるほとんど全てが銀河です
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
その左上にとてもいい感じの渦巻状銀河があります
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
その銀河には1千億個の恒星があります
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
大きさの感覚がわかりますか
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
そしてちょうどご覧のこの銀河のような
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
銀河からやってくる全ての光は
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
恒星からやって来ます
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
つまり恒星の光があるから銀河が見えます
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
中には非常に変わった銀河があります
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
「目立ちたがり」なので、私はそれを銀河世界の
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
プリマンドンナと呼びます
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
それは「活動銀河中心核」と呼ばれます
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
なぜならその銀河中心核、あるいは
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
中央部は非常に活動的だからです
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
つまりあの中心部分から
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
ほとんどの星の光がやって来ます
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
しかも恒星の光だけでは
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
説明できない光が見えているのです
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
予想よりずっとエネルギーが高い
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
ちょうど私たちが見ているこういう銀河がです
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
また、中央部からジェットが吹き出しています
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
銀河が恒星だけで出来ていると考えると
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
このエネルギー源も説明がつきません
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
そこで超大質量ブラックホールがあり
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
物質がそこに落ち込んでいるのだろうと
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
推定されています
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
つまりブラックホールを見ることはできないが
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
そこの重力エネルギーが光に変換されて
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
見えているということです
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
それが超大質量ブラックホールが銀河中央にあるかもしれないという
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
考え方が成立する理由です
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
しかしそれは間接的な議論です
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
にもかかわらず、そこから
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
超大質量ブラックホールは
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
プリマドンナ銀河だけでなく
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
むしろ全ての銀河の中央に
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
存在するのではないかと考えられています
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
もしそうなら―これは普通の銀河です
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
見えているのは恒星の光です
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
もしここに超大質量ブラックホールがあるとするならば
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
それはダイエット中だ、ということになります
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
なぜならそれが、活動銀河中心核でみられるエネルギー現象を
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
抑制しているからです
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
もしこのような目に見えないブラックホールを
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
銀河中心に探すとしたら
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
一番適切なのは我々の銀河「天の川」でです
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
これは天の川銀河の中心部を
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
広角撮影した写真です
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
星の帯が見えています
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
私たちが、平たく、円盤のような形の銀河に
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
住んでいるからです
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
私たちはその中間地帯に住んでいて、そこから中心方向を見ると
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
銀河面を形成する面、あるいは
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
その線が見えるわけです
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
自分たちの銀河を研究する利点は
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
単にそれが自分たちに一番近い
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
銀河中心だからです その次に近い銀河でも
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
100倍遠くにありますから
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
他のどこよりも自分たちの銀河のほうが
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
細部を見られるのです
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
そしてこれからお見せしますが、どれくらい細部が見えるかが
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
研究の鍵なのです
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
さて、天文学者はどうやって小さな空間に大質量があると
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
証明するのでしょうか?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
それをこれからご覧に入れます
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
その方法は、恒星がブラックホールの周りを回るのを
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
観察することです
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
恒星は、惑星が太陽の周りを回るのと同じように
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
ブラックホールの周りを回ります
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
重力による引力で
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
物体の周回軌道が決まります
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
もしそこに大質量がないとすれば、星は飛び去ってしまうか、
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
もっとゆっくり周回するでしょう
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
なぜならどう周回するかを決めるのは
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
軌道内にある質量だからです
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
ちょうどいいですよね なぜなら私の仕事は
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
小さな空間に大質量があると証明することですから
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
つまり星が周回する速度がわかれば、質量がわかります
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
そして軌道の大きさがわかれば半径がわかる
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
だから私は、銀河中心に
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
できる限り近い恒星を見たいのです
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
なるだけ小さい領域に、質量があることを示したいのですから
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
つまり、なるべく詳細な姿を見たいということです
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
だからこの研究のために世界最大の望遠鏡を
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
使っています
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
これはケック天文台です 10メートルの主鏡の
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
望遠鏡が二つあり、だいたいテニスコートくらいの
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
半径があります
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
これは素晴らしいモノです
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
なぜなら、巨大望遠鏡の公約は
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
「大きければ大きいほど
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
細部が見える」だからです
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
しかし、こういう地上にある全ての望遠鏡は
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
公約を果たすには少しばかり問題があります
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
それは大気のせいです
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
大気のおかげで私たちが地球に生存でき
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
すばらしいものです
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
しかし大気を通して天文光源をみる天文学者には
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
かなりの問題をもたらします
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
ちょうど小川の水を通して
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
底にある小石を
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
見るようなものです
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
水底の小石を見ていると
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
水の流れがずっと乱れを起こし続けていて
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
流れの底にある小石を見るのはとても困難です
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
同じような理屈で、絶え間なく動いている
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
大気を通して天文光源を観測するのは
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
非常に困難なのです
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
そこで私はキャリアの多くの時間を
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
大気のゆらぎを補正し、明瞭な画像を得ることに費やしています
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
大体20倍ほど結果が向上します
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
もし生活を20倍改善できる方法がわかれば
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
ライフスタイルも 全然ちがうものになりますよね
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
給料にしても そうでしょう
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
子供のことにしても そうでしょう
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
お見せしている動画が、私たちが使っている
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
補償光学系とよばれる技術の例です
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
ご覧の映像で
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
その技術を使わなかった場合に見える映像、つまり
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
普通に見える星の映像が見えます
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
囲みの部分は銀河の中心にセットされていて
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
そこにブラックホールがあるはずです
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
補正なしには星が見えません
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
補償光学技術を使うと、とたんに星が見え始めます
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
この技術で、望遠鏡の光学システムに
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
大気のゆらぎに対抗して持続的に
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
変形する鏡を導入してあります
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
望遠鏡に、とっても素敵なメガネがついているわけね
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
ここから何枚かのスライドでは、あの小さな四角の部分に
10:24
that little square there.
237
609000
2000
注目します
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
他の部分も見えていますが 小さな四角の中にある星にだけ
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
注目して見てみます
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
私は恒星がどう動いたかを知りたいのですが
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
この研究では、恒星が非常に大きく
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
動いています
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
この研究を15年間やっていますが
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
恒星が周回運動しているのを観察してきました
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
大抵の天文学者にはお気に入りの恒星があり、
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
今日の私のお気に入りはこれです SO-2
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
世界で一番好きな恒星です
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
たった15年で一周してくれたから
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
それがどれくらい短いかというと
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
太陽だと銀河中心を一周するには2億年かかります
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
これまで知られていた星で、銀河中心に一番近い星で
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
500年かかります
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
この星は人の一生以内の時間で一周する
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
これは有り難いことです
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
これがこの研究の鍵で、恒星の軌道から
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
この非常に小さい半径に、どれだけの質量があるかがわかります
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
次の図では、この研究以前に
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
銀河中心の質量を閉じ込めることができると考えていた
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
大きさを示しています
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
以前から、この円の中に太陽の400万倍の
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
質量があることがわかっていました
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
ご覧のように、円の中には様々なものが存在しました
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
恒星がたくさんあります
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
つまり、様々なものを大量に詰め込むことができるので
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
銀河中心に超大質量ブラックホールがあるという説意外にも
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
多くの他の選択肢がありました
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
しかし我々の研究により
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
同じ質量が、これまでの1千万分の1という
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
遥かに小さい空間にあることがわかりました
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
だからそこに超大質量
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
ブラックホールが存在すると証明できたのです
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
どれくらい小さいかというと
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
だいたい太陽系全体くらいの大きさです
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
つまり太陽の400万倍の質量が、太陽系と
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
同じ大きさに詰まっているのです
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
つまり広告どおりよね でしょ?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
私の仕事はそれをシュヴァルツシルト半径まで縮めることだと言いましたが
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
実際はまだそこまではいっていません
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
しかしこの質量の集中を
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
説明する方法はこれ以外にないのです
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
そして、これは私たちの銀河中心に超大質量
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
ブラックホールがあるという証拠であるだけでなく
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
全ての銀河にもあるという証拠でもあります
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
では次はどうなるか? 実際のところ
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
これが現在の技術でできる最大限だと思います
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
そこで問題に取り組んでみましょう
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
つまり、今日ここで簡単にお話したのは
12:33
is a few examples
288
738000
2000
銀河中心に関して
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
現在 ご紹介できるもので もっともエキサイティングなことですが
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
つまり銀河中心には
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
超大質量ブラックホールがある、あるいは
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
そう信じているのです
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
この研究で面白いのは
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
もし銀河中心に超大質量ブラックホールが
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
あった場合の結果に関する仮説を
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
いくつか検討した結果
12:52
almost every single one
297
757000
2000
それらのどれ一つとして
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
実際に観察できるものと合致しないということです
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
面白いですよね
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
例を二つお示しします
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
質問：「銀河中心に
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
長期間存在する古い星は、ブラックホールとの
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
長期間の相互作用で、どうなっているだろうか?」
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
予想するのは、古い恒星が
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
ブラックホールの周りに集まっている状態でしょう
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
ブラックホールの近くに古い恒星がたくさんあるに違いない
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
同様に、あるいは対照的に、若い恒星は
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
そこには存在するはずがない
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
ブラックホールは、星の揺籃に関しては、親切な隣人ではありません
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
恒星ができるには、塊になるための非常に大きなガスと塵のボールが必要です
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
それは非常に壊れやすい
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
ブラックホールは何をすると思います?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
ガスを奪い去ってしまいます
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
一方の端を他方よりずっと強い力で引き寄せ
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
雲がちぎれてしまいます
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
実は、星の誕生はこういう場所では起きないだろうと予測していました
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
若い恒星はそこにあるはずがない
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
実際はどうだったか?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
今日はお見せしなかった観測結果によって
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
どの恒星が古く、どの恒星が若いかを知ることができます
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
赤いのが古い恒星で
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
青いのは若いやつです 黄色は、まだよくわかっていません
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
もう、びっくりな状態がわかりますよね
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
古い恒星はわずかしかなく
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
若い恒星がたくさんあります 予想と全く逆だったのです
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
面白いですよね
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
現在、このことを私たちは解明しようとしています
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
この結果のミステリー
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
この矛盾をどう解決するのか
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
実際、私の院生が
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
今日この瞬間も、ハワイの
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
あの望遠鏡で観測していて
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
次の段階の
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
なぜ若い恒星が多く
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
古い恒星は少ないのかを調べる
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
段階に行こうとしています
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
さらに進歩するには、もっとずっと遠い恒星の軌道を
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
調べる必要があります
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
そのためには、おそらく現在よりもっともっと
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
高度な技術が必要です
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
なぜなら、実は、私は大気のゆらぎの補正を
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
していますが、実際はエラーの
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
半分くらいしか補正できていないのです
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
このために大気へ向けてレーザーを投射していますが
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
さらにレーザーを増やせば
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
残りを補正できるでしょう
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
これから数年間の内に、それができれば良いと思います
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
さらいもっと長いタイムスパンでは
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
さらに大きな望遠鏡を建設したいのです
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
なぜなら天文学では「大きいことはいいこと」なのです
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
だから30メートルの望遠鏡を建設したい
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
それを使えば、さらにもっと銀河中心に近い
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
恒星を観測することができるでしょう
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
そしてアインシュタインの
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
一般相対性理論の一部を検証し
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
銀河の形成に関する宇宙論を検証したいのです
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
この研究の未来は
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
とても刺激的です
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
まとめますが、ご覧に入れる動画は
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
これらの軌道が三次元空間で
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
どう動いているかを示したものです
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
そして、他のことはともかく
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
ご理解いただきたいのは：(1)銀河中心に
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
超大質量ブラックホールが存在すること
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
それは宇宙全体に存在し
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
私たちはそれに取り組んで、それらが我々の物理学世界に
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
どう組み込めるかを説明しなくてはならないこと
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
(2)超大質量ブラックホールが
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
どう相互作用するかを観測し
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
あるいは、銀河の形成に果たす役割と
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
その方法を理解するかもしれないこと
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
そして最後になりましたが
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
これらの結果のどれ一つとして
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
技術の最前線で果たされた
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
莫大な進歩なしには起こり得なかったこと
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
そしてその分野は非常に早く進歩していて
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
もっと将来性があることです
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
どうもありがとうございました
16:15
(Applause)
379
960000
5000
（拍手）
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