TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
안드레아 게즈: 초거대 블랙홀을 찾아서
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UCLA의 안드레아 게즈 교수는 케크 망원경이 수집한 새로운 데이타를 이용해 최신 적응제어광학 기술이 우주의 가장 신비로운 물체인 블랙홀을 이해하는데 어떤 도움을 주고 있는지 설명합니다. 또한 게즈 교수는 우리 은하 한가운데에 초거대 블랙홀이 존재할지도 모른다는 증거를 제시하고 있습니다.
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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How do you observe something you can't see?
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3000
눈에 보이지 않는 것을 어떻게 관측할까요?
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This is the basic question of somebody who's interested
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3000
3000
이것이 블랙홀을 연구하고 발견하고자 하는
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in finding and studying black holes.
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6000
2000
사람이 갖고 있는 기본적인 질문입니다.
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Because black holes are objects
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8000
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왜냐하면 블랙홀이란
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whose pull of gravity is so intense
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3000
그 중력의 힘이 너무나 강한 나머지
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that nothing can escape it, not even light,
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2000
심지어는 빛조차 탈출할 수 없어서
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so you can't see it directly.
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직접적으로 관찰할 수 없기 때문입니다.
00:32
So, my story today about black holes
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3000
그래서 오늘 제가 말씀드리고자 하는 주제는
00:35
is about one particular black hole.
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20000
2000
아주 특별한 블랙홀에 관한 것입니다.
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I'm interested in finding whether or not
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22000
3000
저의 관심사는 과연 우리가 살고 있는 은하 한가운데에
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there is a really massive, what we like to call
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초거대 블랙홀이라고 불리는
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"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
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28000
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거대한 블랙홀이 정말로 존재하는가 입니다.
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And the reason this is interesting is that
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이 주제가 흥미로운 이유는
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it gives us an opportunity to prove
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이 별난 물체가 실제로 존재하는지
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whether or not these exotic objects really exist.
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증명할 수 있는 기회를 주기 때문입니다.
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And second, it gives us the opportunity
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2000
또 다른 이유는
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to understand how these supermassive black holes
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이런 초거대 블랙홀들이 어떻게 주변 환경과
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interact with their environment,
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상호작용하는지 이해하는 동시에,
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and to understand how they affect the formation and evolution
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48000
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이들 블랙홀이 속한 은하의 형성과 진화에 어떤 영향을 주는지
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of the galaxies which they reside in.
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파악할 수 있기 때문입니다.
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So, to begin with,
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2000
시작하기에 앞서
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we need to understand what a black hole is
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3000
먼저 블랙홀이 무엇인지 알아야
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so we can understand the proof of a black hole.
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블랙홀의 증거를 이해 할 수 있습니다.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
그럼 대체 블랙홀이란 무엇일까요?
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Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
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63000
4000
여러가지 의미에서 블랙홀이란 엄청나게 단순한 물체입니다.
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because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
왜냐하면 블랙홀은 딱 세가지 특징만을 지니기 때문입니다.
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the mass,
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70000
2000
질량, 회전,
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the spin, and the charge.
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72000
2000
그리고 전하(電荷)입니다.
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And I'm going to only talk about the mass.
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74000
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저는 그 중 질량에 관해서만 이야기하려 합니다.
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So, in that sense, it's a very simple object.
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3000
그런 의미에서 블랙홀은 꽤나 단순한 물체이지만
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But in another sense, it's an incredibly complicated object
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다른 의미로 상대적으로 특이한 물리 이론이
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that we need relatively exotic physics to describe,
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81000
3000
필요하기 때문에 꽤나 복잡한 물체라고도 할 수 있습니다.
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and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
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84000
4000
어떤 의미로는 우주 물리학을
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of the universe.
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88000
2000
뒤엎어버리는 것이기도 합니다.
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But today, the way I want you to understand a black hole,
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90000
2000
하지만 오늘 블랙홀을 이해하고
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for the proof of a black hole,
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2000
실제로 존재함을 설명하기 위한 방법으로
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is to think of it as an object
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94000
2000
크기가 0인 공간에 질량을 쑤셔넣은
01:51
whose mass is confined to zero volume.
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96000
3000
어떤 물체를 생각해 보고자 합니다.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
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99000
2000
즉, 엄청난 질량을 가졌지만
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an object that's supermassive,
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101000
3000
유한한 크기를 갖지 못한 물체가
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and I'm going to get to what that really means in a moment,
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104000
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대체 어떠한 물체인지를
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it has no finite size.
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106000
3000
설명드리겠습니다.
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So, this is a little tricky.
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109000
2000
조금 어려울지도 모르겠네요.
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But fortunately there is a finite size that you can see,
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4000
하지만 다행히도 볼 수있는 유한한 크기가 있으며,
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and that's known as the Schwarzschild radius.
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115000
3000
그것은 슈바르츠실트 반경이란 이름으로 알려져 있습니다.
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And that's named after the guy who recognized
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118000
2000
그 이름은 반경이 왜 그렇게 중요한가를 알아낸
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why it was such an important radius.
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120000
2000
사람의 이름을 따서 지어졌습니다.
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This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
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122000
3000
블랙홀은 크기가 없기 때문에 슈바르츠실트 반경은 가상의 반경입니다.
02:20
So why is it so important?
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125000
2000
대체 왜 그게 중요한걸까요?
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It's important because it tells us
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127000
2000
왜냐하면 그것은 어떠한 물체라도
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that any object can become a black hole.
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129000
4000
블랙홀이 될 수 있다라는걸 나타내기 때문입니다.
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That means you, your neighbor, your cellphone,
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133000
3000
결국 여러분이나 여러분의 옆 사람이나
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the auditorium can become a black hole
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136000
2000
여러분의 휴대폰이나 이 강연장이나
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if you can figure out how to compress it down
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138000
3000
슈바르츠실트 반경 이하로 압축되면
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
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141000
2000
블랙홀이 되어버리는 것입니다.
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At that point, what's going to happen?
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143000
3000
그렇게 되면 어떤일이 일어날까요.
02:41
At that point gravity wins.
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146000
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그곳에선 중력이 모든것을 지배합니다.
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Gravity wins over all other known forces.
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148000
2000
중력이 다른 모든 힘을 압도하게 되죠.
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And the object is forced to continue to collapse
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150000
3000
그리고 그 물체는 무한히 작은 물체로
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to an infinitely small object.
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153000
2000
붕괴를 계속하게 됩니다.
02:50
And then it's a black hole.
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155000
2000
그것이 블랙홀입니다.
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So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
지구를 각설탕 크기로 압축한다면
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it would become a black hole,
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162000
2000
블랙홀이 됩니다.
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
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164000
4000
이 경우, 각설탕의 크기가 지구의 슈바르츠실트 반경이 되기 때문입니다.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
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168000
3000
이제 요점은 슈바르츠실트 반경이 얼마인가 알아내는 것인데,
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And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
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171000
4000
그게 얼마인지 알아내는 것은 실제론 간단하다는게 밝혀졌습니다.
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It depends only on the mass of the object.
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175000
2000
그것은 바로 물체의 질량에 달려 있습니다.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
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177000
2000
질량이 큰 물체는 슈바르츠실트 반경도 크고
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
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179000
3000
작은 물체는 작습니다.
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So, if I were to take the sun
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182000
2000
만약 태양을
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
옥스포드 대학 크기로 압축한다면
03:22
it would become a black hole.
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187000
3000
블랙홀이 되는 겁니다.
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So, now we know what a Schwarzschild radius is.
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190000
3000
이제 슈바르츠실트 반경이 무엇인지 아시겠죠?
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And it's actually quite a useful concept,
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193000
2000
이해하는데 상당히 도움이 되는 개념으로
03:30
because it tells us not only
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195000
2000
블랙홀이 언제 형성되는지 뿐만 아니라
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when a black hole will form,
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197000
2000
블랙홀의 증거가 되는
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
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199000
3000
중요한 요소들도 알려주기 때문입니다.
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I only need two things.
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202000
2000
딱 두가지만 알면 됩니다.
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I need to understand the mass of the object
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204000
2000
블랙홀이라는걸 증명하고 싶은
03:41
I'm claiming is a black hole,
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206000
2000
어떤 물체의 질량과
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and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
슈바르츠실트 반경입니다.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
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210000
2000
그리고 슈바르츠실트 반경은 질량에 의해 결정되므로
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
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212000
2000
실제로는 질량만 알면 되는것이죠.
03:49
So, my job in convincing you
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214000
2000
결국 여러분에게 블랙홀이
03:51
that there is a black hole
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216000
2000
실제로 존재한다는걸 이해시키기 위해서
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
슈바르츠실트 안에 갇혀 있는
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
어떤 물체가 존재한다는것을 보여드리는 것이 제 할일입니다.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
여러분은 그냥 미심쩍은 눈으로 보시면 됩니다.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
저는 일반적인 블랙홀이 아니라
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
초거대 블랙홀에 대한 이야기를 하려고 합니다.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
일단 일반적인 블랙홀에 대해 조금 말씀드리겠습니다.
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
'일반적' 인 블랙홀이란게 있다고 해 보죠.
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An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
일반적인 블랙홀은 삶을 마친 초신성의
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
마지막 모습이라고 알려져있습니다.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
즉, 태양보다 엄청나게 큰
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
거대한 질량을 가지고 생겨난 항성은
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
그 생애를 마치는 순간 폭발을 일으켜,
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
보시는 바와 같이 아름다은 초신성폭발의 잔해를 남깁니다.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
그리고 그 초신성폭발의 잔해 가운데
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
작은 블랙홀이 생겨납니다.
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
대략 태양 질량의 3배정도 입니다.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
천문학적규모로 이야기한다면
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
그 블랙홀은 상당히 작은 편입니다.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
네, 이제부터는 초거대 블랙홀에 대해 이야기하겠습니다.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
초거대 블랙홀은 은하중심부에 있다고 알려져 있습니다.
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And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
허블우주망원경이 촬영한 이 아름다운 사진은
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
은하들이 여러가지 형태를 가지고 있음을 보여줍니다.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
큰 것도 있고 작은 것도 있습니다.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
이 사진에 보이는 거의 대부분이 은하입니다.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
사진의 좌측 상단에 멋진 나선은하가 있습니다.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
그 은하에는 1천억개의 항성이 있습니다.
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
어느 정도 크기인지 감이 오시나요?
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
그리고 지금 보시는 은하와 같이
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
은하로부터 온 모든 빛은
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
항성들이 내뿜는 빛들입니다.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
결국 항성이 있기 때문에 은하가 보이는 것이죠.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
중심에는 상당히 특이한 은하가 있습니다.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
눈에 띄는 은하이기 때문에 저는 이것를 은하 세계의
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
프리마돈나라고 부르고 싶습니다.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
우리는 활동성 은하핵 이라고 부르죠.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
왜나하면 그 은하의 중심핵 또는
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
중앙부는 상당히 왕성하게 활동하기 때문입니다.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
그래서 그 중심부에서
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
대부분의 별빛이 흘러 나오는 것입니다.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
게다가 예상치보다
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that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
훨씬 에너지가 높아서 항성의 빛으로는
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It's way more energetic.
126
324000
2000
설명할 수 없는 빛도 보입니다.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
지금 우리가 보고 있는 그러한 은하들입니다.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
중앙부에서 제트를 내뿜고 있는것도 보입니다.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
은하가 항성만으로 이루어져 있다고 생각하면
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
이 에너지원을 설명할 수 없습니다.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
그래서 거기에 초거대 블랙홀이 있기 때문에
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
물질이 거기로 빨려들어가고 있다고
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
추측하고 있는 것입니다.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
결국 블랙홀을 직접 볼 수는 없지만
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
그곳의 중력에너지가 빛으로 변환되어
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
우리에게 보이고 있는 것입니다.
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So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
그것이 초거대 블랙홀이 은하중심부에 있을거라고
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exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
생각하는 이유입니다.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
하지만 이것은 간접적인 이론입니다.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
그럼에도 불구하고
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
그러한 사실로부터 초거대 블랙홀이
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
프리마돈나 은하뿐만 아니라
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
오히려 모든 은하의 중심에
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
존재하는것이 아닌가 하고 추측하고 있습니다.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
예를 들어, 이것은 일반적인 은하인데
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
우리가 보고 있는것은 항성의 빛입니다.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
만약 여기에 초거대 블랙홀이 있다고 한다면
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
그 블랙홀이 '다이어트중이다' 라고 할 수 있겠죠.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
왜냐하면 그것이 활동성 은하핵에서 보이는
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
에너지현상을 억제하고 있기 때문입니다.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
만약 이러한 눈으로 보이지 않는 블랙홀을
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
은하중심에서 찾는다고 한다면
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
가장 적합한 것은 우리 은하입니다.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
이것은 우리 은하 중심부를
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
광각으로 촬영한 사진입니다.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
별의 띠가 보이고 있습니다.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
우리들이 평평하고 원반 모양을 한 형태의 은하에
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
살고 있기 때문입니다.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
우리는 그 중간지대에 살고 있고
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
거기서 중심방향을 보면
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
은하면을 형성하는 면 또는 그 띠를 볼 수 있습니다.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
우리 은하를 연구해서 좋은 점은 단순히 그것이
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
우리에게 가장 가까운 은하중심부이기 때문입니다.
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
그 다음으로 가까운 은하라도
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
100배 멀리 떨어져 있죠.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
그렇기 때문에 다른 은하 보다
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
우리 은하를 더 자세히 볼 수 있습니다.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
지금부터 보여드릴겁니다만,
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
어느 정도 자세히 보이는가가 연구의 열쇠가 됩니다.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
그럼 천문학자는 어떻게 작은 공간에 거대한 질량이 존재한다고
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
이야기하는 것일까요?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
그게 제가 오늘 보여드려야 할 것입니다.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
우리가 쓰는 방법은 항성들이 블랙홀의 주위를
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
돌고 있는것을 관찰하는 것입니다.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
항성은 행성이 태양의 주위를 도는것과
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
마찬가지로 블랙홀의 주위를 돌고 있습니다.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
중력에 의한 인력으로
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
물체의 공전궤도가 정해지는 것입니다.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
만약 거기에 거대한 질량이 존재하지 않는다면 항성은 날아가버리거나
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
좀 더 천천히 공전을 하겠죠.
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
왜냐하면 어떻게 공전하는가를 결정하는건
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
궤도안에 있는 질량이기 때문입니다.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
이거 딱 좋군요. 왜냐하면 제 일은
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
작은 공간에 거대한 질량이 있다는걸 설명하는 것이기 때문이죠.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
결국 별이 공전하는 속도를 안다면 질량을 알 수 있으며
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
궤도의 크기를 안다면 궤도의 반경도 알 수 있습니다.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
그렇기 때문에 저는 은하 중심에
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
가능한 가까운 항성을 보고 싶은것입니다.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
여러분에게 가능한 작은 영역에 질량이 있다는걸 보여드리고 싶기 때문이죠.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
그래서 할 수 있는 한 자세한 모습을 보고 싶어 하는 것입니다.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
그러한 이유로 이 연구를 위해
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
세계최대의 망원경을 사용하고 있습니다.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
여기는 케크 천문대입니다. 10미터짜리 반사경을 가진
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
망원경이 2개 있고 지름이 대략
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
테니스코트 정도의 크기입니다.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
상당히 좋은 망원경이죠.
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
왜냐하면 커다란 망원경은
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
더 크면 클수록 작은 부분을 자세하게
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
볼 수 있도록 해 주기 때문입니다,
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
그러나 지상에 있는 모든 망원경은
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
그 성능을 발휘하는데 문제가 조금 있습니다.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
그것은 대기 때문입니다.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
대기 덕분에 우리들은 지구에 살수 있죠.
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
좋은 것입니다.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
그러나 대기를 통해 천체의 빛을 보는 천문학자는
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
상대적으로 어려움이 있습니다.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
작은 개울의 물 위에서
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
물 속 밑바닥에 있는 자갈을
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
보는 것과 비슷한 이치입니다.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
물속에 있는 자갈을 보면
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
물의 흐름이 계속해서 산란을 일으켜
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
바닥에 있는 자갈을 자세히 보기가 매우 어렵습니다.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
마찬가지로 대기는 계속해서 움직이기 때문에
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
대기를 통해서 천체의 빛을 관측하는것은
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
상당히 어려운 일입니다.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
저는 제가 일하는 대부분의 시간동안 대기의 어른거림을 보정하고
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
또렷한 영상을 얻는데 시간을 보냈습니다.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
그리하여 대략 20배정도 향상된 결과를 얻었습니다.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
만약 생활을 20배 개선하는 방법을 알 수 있다면
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
라이프스타일도 전혀 다른것이 되겠지요.
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
급여에서도 그럴 것이고
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
아이들에 대해서도 그렇겠지요.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
보고 계신 동영상은 우리들이 사용하고 있는
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
적응광학계 (adaptive optics) 라고 불리는 기술의 일례입니다.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
지금 보시는 영상에서는
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
이 기술을 사용하지 않았을때 보이는 영상,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
즉 보통 보이는 별의 영상이 보이고
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
박스 부분은 은하의 중심에 고정되어 있습니다.
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
거기에 블랙홀이 있을 것입니다.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
이 기술이 없이는 별이 보이지 않습니다.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
보정기술을 사용하면 갑자기 별이 보이기 시작합니다.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
이 기술로 망원경의 광학시스템에
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
대기의 어른거림에 대항하여 지속적으로
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
변형하는 망원경을 도입하고 있습니다.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
그래서 망원경이 이렇게 멋진 안경을 쓰고 있는거죠.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
여기서부터 몇 장의 슬라이드는
10:24
that little square there.
237
609000
2000
그 작은 사각형 안쪽 부분에 주목할것입니다.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
다른 부분도 보이지만, 작은 사각형 안에 있는 별에만
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
주목해 보겠습니다.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
저는 항성이 어떻게 움직이는가를 알고 싶었습니다.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
그런데 이 연구를 통해 항성이 상당히
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
빠르게 움직이고 있다는게 밝혀졌습니다.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
우리는 이 연구를 15년간 해 왔으며,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
항성들이 공전운동을 하고 있는 것을 알았습니다.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
대체로 천문학자들은 좋아하는 항성을 하나쯤 가지고 있는데,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
저는 오늘 제가 좋아하는 항성을 소개 하겠습니다.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
SO-2, 제가 가장 좋아하는 항성입니다.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
왜냐하면 단 15년만에 일주하고 있기 때문이죠.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
그게 얼마나 짧은 것인가라고 말씀드리면,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
예를들어 태양이 은하중심을 일주하는데 2억년이 걸립니다.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
지금까지 알려진 별들 중 은하중심에 가장 가까웠던 별은
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
무려 500년에 걸쳐 일주합니다.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
이 별은 인간의 수명 내에 일주를 하는 것이죠.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
어떤 면에서는 심오한 것입니다.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
하지만 이것이 연구의 핵심입니다. 항성의 궤도를 통해 .
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
이와 같이 작은 반경 안에 어느 정도의 질량이 있는지를 알 수 있습니다
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
지금 보여드리는 사진에서는
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
연구를 하기 전에 은하중심부의 질량이
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
들어 있다고 여겨지던 크기를 보여주고 있습니다.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
예전부터 이 원의 중심에 태양의 400배 되는
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
질량이 있는 것으로 알려져 왔습니다.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
보시다시피 원의 중심에는 여러가지 물질이 존재합니다.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
항성이 매우 많이 있지요.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
즉, 여러가지 물질이 대량으로 존재하였기 때문에
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
은하 중심에는 초거대 블랙홀이 있다라고 하는 설 이외에도
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
많은 또 다른 선택지들이 있었습니다.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
그러나 우리들의 연구에 의하면
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
그와 같은 질량이 1천만분의 1이라고 하는
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
엄청나게 작은 공간에 있는것이 알려졌습니다.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
그래서 이 초거대 블랙홀이
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
존재한다고 설명할 수 있었던 것입니다.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
얼마나 작은가라고 한다면
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
대충 태양계 전체 크기정도입니다.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
즉 태양의 400만배의 질량이 태양계와
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
같은 정도로 압축되어 있다는 이야기입니다.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
결국 제가 말한대로죠? 그렇죠?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
제 일은 그것을 슈바르츠실트 반경까지 압축하는것이라고 말했습니다만
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
실제는 그 정도까지는 하지 못했습니다.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
그러나 이렇게 질량이 집중된 현상을
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
설명하는 방법은 이 이외에는 없습니다,
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
그리고 이것은 우리 은하중심에 초거대블랙홀이
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
있다고 하는 증거뿐만 아니라
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
다른 모든 은하에도 존재한다는 증거가 될 수 있습니다.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
그럼 그 다음은 뭘까요?
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
사실 이것이 현재 기술로 할 수 있는 한계라고 생각합니다.
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
여기서 문제를 파고들어가보죠.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
저는 오늘날 우리가 알 수 있는
12:33
is a few examples
288
738000
2000
은하중심부에 관한
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
재미있는 몇 가지 예와 함께,
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
은하중심부에 초거대 블랙홀이 있거나
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
또는 그렇게 믿고 있다는 것을
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
간단히 이야기 하였습니다.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
이 연구에서 재미있는 점은
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
은하중심부에
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
초거대 블랙홀이 있다는 생각을
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
검토해본 결과,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
거의 모든 가설이 실제로 우리가 보는 것과
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
달랐다는 것입니다.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
재미있죠.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
두 가지 예를 들어보겠습니다.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
은하 중심부에 오랫동안 존재했던
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
나이든 별들은 블랙홀과
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
장기간 상호작용하여 어떤 모습이 되어 있을까요?
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
예상해 보건대 나이든 항성이
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
블랙홀의 주위에 모여들어 있는 상태겠죠.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
블랙홀 근처에 나이든 항성이 많이 있다는 것은 틀림 없을 겁니다.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
마찬가지로 또는 대조적으로 젊은 항성은
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
거기 있을 수가 없을 겁니다.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
블랙홀은 별의 요람으로서는 그다지 좋은 장소가 아닙니다.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
항성이 생겨나기 위해선 상당히 큰 가스와 먼지 덩어리가 필요합니다.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
그것은 상당히 붕괴되기 쉽죠.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
블랙홀은 무엇을 한다고 생각하시나요?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
가스를 빼앗아갑니다.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
한쪽을 더욱 강한 인력으로 끌어당겨
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
가스 구름이 흩어지고 맙니다.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
사실, 별의 탄생은 이러한 장소에서 일어나지 않을거라고 예측하고 있었습니다.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
그래서 젊은 항성은 거기 있을 수 없다는거죠.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
실제로는 어떨까요?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
오늘 보여드린 적 없었던 관측 결과를 사용해 보면
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
나이든 항성이 어떤 것이고 젊은 항성이 어떤 것인지 알 수가 있습니다.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
붉은 것이 나이든 항성이고
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
푸른 것이 젊은 항성입니다. 노란색은 아직 잘 모릅니다.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
이걸 보시고 깜짝 놀라셨겠죠.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
나이든 항성은 일부에 불과하고
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
젊은 항성이 아주 많이 있습니다. 예상과는 완전 반대인거죠.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
재미있죠?
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
이 미스테리한 결과,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
이 모순을 어떻게 해결할 것인가를
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
설명하려고 하고 있습니다.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
실제 우리 학교의 대학원생이
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
오늘 이 순간도 하와이의 케크 망원경으로
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
관측을 계속하고 있고
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
다음 단계가 되면
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
왜 젊은 항성이 많고
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
나이든 항성이 적은가를
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
설명할 수 있기를 바라고 있습니다.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
더욱 나아가기 위해서는 더 먼 항성의 궤도를
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
조사할 필요가 있습니다.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
그러기 위해서는 아마도 현재보다 더욱더
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
발전된 기술이 필요할 겁니다.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
왜냐하면 저는 대기의 어른거림을
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
보정하고 있습니다만, 사실 에러의
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
절반 정도밖에 보정되어 있지 않습니다.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
이 작업을 위해 대기속으로 레이저를 쏘아올리고 있으며,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
레이저를 조금만 더 늘리면
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
남은 보정 작업도 가능할 것입니다.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
앞으로 수년안에 가능하다면 좋겠다고 희망합니다.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
그리고 더 오랜 시간에 걸쳐
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
더욱 커다란 망원경을 건설하고 싶습니다.
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
왜냐하면 천문학에서는 커다란 것이 더 좋은 것이기 때문입니다.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
그래서 직경 30미터짜리 망원경을 건설하고 싶습니다.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
그 망원경을 사용한다면 더욱 은하 중심부에 가까운
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
항성을 관측하는것이 가능할 것입니다.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
그리고 아인슈타인의
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
일반상대성이론을 검증하고
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
은하의 형성에 관한 우주론을 검토하고 싶은 것입니다.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
이 연구의 미래는
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
매우 흥미롭습니다.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
정리해 보겠습니다. 지금 보여드리는 영상은
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
이러한 궤도들이 3차원공간에서
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
어떻게 움직이는가를 보여주고 있습니다.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
그리고 무엇보다도
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
먼저 설명드리고 싶은것은
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
첫째, 은하중심부에 초거대 블랙홀이 존재한다는것이며
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
그것이 우주 전체에 존재하고
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
우리들의 물리학세계를 통해
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
어떻게 블랙홀을 이해할 수 있는가를 설명하지 않으면 안됩니다.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
둘째, 초거대 블랙홀이
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
어떤 상호작용을 하는가를 관측하고
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
또한 은하의 형성에 이르는 블랙홀의 역할과
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
그 방법을 이해하는 것입니다.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
그리고 마지막으로
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
이러한것들 중 어느것 하나라도
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
기술의 최전선에 다가간 커다란 발전 없이는
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
일어날 수 없는 일이라는 것이며
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
또한 그 분야는 상당히 빠르게 발전 하고 있어서
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
커다란 장래성을 가지고 있다고 생각합니다.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
감사합니다.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(박수)
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