TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Андреа Гез: Охота за сверхмассивной чёрной дырой
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
С новыми данными телескопов обсерватории им. Кека, Андреа Гез показывает, как современные адаптирующиеся оптические приборы помогают астрономам понять самые таинственные объекты нашей вселенной: чёрные дыры. Она делится доказательствами того, что сверxмассивная чёрная дыра может скрываться в центре Млечного пути.
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
Как можно наблюдать за тем, чего не видно?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Это основной вопрос для того, кто интересуется
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
поиском и изучением чёрных дыр.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Потому что чёрные дыры — это объекты,
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
чьё гравитационное поле настолько велико,
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
что ничто, даже свет, не может их покинуть,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
так что его нельзя увидеть напрямую.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Итак, рассказ сегодня будет о чёрных дырах
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
об особой чёрной дыре.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Мне интересно узнать существует или нет
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
очень массивная, как мы обычно говорим
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
«сверхмассивная» чёрная дыра в центре нашей галактики.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
И это интересно, потому что
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
это даёт нам возможность доказать,
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
существуют ли эти экзотические объекты на самом деле.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
И во-вторых, это даёт нам возможность
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
понять, как эти сверхмассивные чёрные дыры
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
взаимодействуют с окружающей средой,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
и понять, как они влияют на формирование и эволюцию
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
галактик, в которых они расположены.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Итак, для начала,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
нам необходимо понять, что такое чёрная дыра,
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
чтобы мы могли понять доказательство чёрной дыры
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Что же такое чёрная дыра?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
В какой-то мере, чёрная дыра — это неимоверно простой объект,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
потому что у неё только три характеристики, которые можно описать:
01:25
the mass,
26
70000
2000
масса,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
спин и заряд.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
И я буду говорить только о массе.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Так что, с одной стороны, это очень простой объект.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Но, с другой стороны, это неимоверно сложный объект,
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
для описания которого нам необходима довольно-таки экзотическая физика,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
и в какой-то степени представляет собой прорыв
01:43
of the universe.
33
88000
2000
в физическом понимании вселенной.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Но сегодня, я буду представлять чёрную дыру,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
в целях доказательства её существования,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
как объект,
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
чья масса сосредоточена в нулевом объёме.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Так что, несмотря на то, что я буду говорить
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
о сверхмассивном объекте,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
и я вернусь к тому, что это означает, через минуту,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
у него нет конечного размера.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Так что всё немного запутано.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
К счастью, существует конечный размер, который вы можете увидеть
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
и он известен как гравитационный радиус Шварцшильда.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Назван в честь человека, который осознал,
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
почему этот радиус так важен.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Это виртуальный радиус, не реальный - у чёрной дыры нет размера.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Итак, почему же он так важен?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Он важен, потому что он показывает нам,
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
что любой объект может стать чёрной дырой.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
То есть вы, ваш сосед, ваш телефон,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
эта аудитория, — могут стать чёрной дырой,
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
если вам удастся найти способ их сильно сжать
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
до размера радиуса Шварцшильда.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
И что произойдёт тогда?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
А тогда победит сила притяжения.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
Сила притяжения побеждает все известные силы.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
И объект вынужден продолжать сжиматься
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
до бесконечно маленького размера.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
И становится чёрной дырой.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Так что, если бы я сжала Землю до размера сахарного кубика,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
она бы стала чёрной дырой,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
потому как размер сахарного кубика это её радиус Шварцшильда.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Самое главное — это определить значение радиуса Шварцшильда.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
И оказывается, что его довольно-таки просто определить.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Он зависит только от массы объекта.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Объекты большего размера имеют больший радиус Шварцшильда.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
У меньших радиус Шварцшильда меньше.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Итак, если взять Солнце
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
и сжать его до размера Оксфордского Университета,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
оно превратится в чёрную дыру.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Итак, теперь мы знаем, что такое радиус Шварцшильда.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
И это довольно-таки полезный концепт,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
потому что он нам показывает не только,
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
когда чёрная дыра формируется,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
но также даёт нам ключевые элементы для доказательства чёрной дыры.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Мне нужны только две вещи:
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
представление о массе объекта,
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
который я называю чёрной дырой,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
и о том, каков его радиус Шварцшильда.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
И так как масса определяет радиус Шварцшильда,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
мне нужно знать только одну вещь.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Тогда моя задача по убеждению вас
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
в существовании чёрной дыры
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
сводится к тому, чтобы показать существование некого объекта,
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
который заключён в радиусе Шварцшильда.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
А ваша задача сегодня — быть скептиками.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Итак, разговор пойдёт об ординарной чёрной дыре
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
и о сверхмассивной чёрной дыре.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Я бы хотела сказать пару слов о том, что такое ординарная чёрная дыра,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
как если бы такая вещь как ординарная чёрная дыра могла существовать.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Ординарная чёрная дыра считается конечным этапом
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
в жизни очень массивной звезды.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Поэтому, если звезда начинает свою жизнь
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
с гораздо большей массой, чем масса Солнца,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
она закончит свою жизнь взрывом
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
и оставит за собой эти красивейшие остатки сверхновой звезды, которые мы видим здесь.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
А внутри этих остатков суперновой звезды
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
будет маленькая чёрная дыра,
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
масса которой будет примерно в три раза больше массы Солнца.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
По астрономическим меркам —
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
это очень маленькая чёрная дыра.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
А теперь я хочу поговорить о сверхмассивных чёрных дырах.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
Считается, что сверхмассивные чёрные дыры располагаются в центре галактик.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
И это замечательное фото, сделанное космическим телескопом «Хаббл»,
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
показывает вам, что галактики бывают различных форм и размеров.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Большие и маленькие.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Почти каждый объект на этом фото — это галактика.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Это спираль, поднимающаяся вверх, в левом верхнем углу.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
И в этой галактике сотни миллионов звёзд,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
просто чтобы дать вам понятие о масштабах.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Свет, который мы наблюдаем в типичной галактике,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
одной из тех, что мы здесь видим,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
исходит от света звёзд.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Так что мы видим галактику благодаря звёздному свету.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Существует несколько относительно экзотичных галактик.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Мне нравиться называть их примадоннами галактического мира,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
потому что они любят покрасоваться.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Мы называем их активными ядрами галактик.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
И называются они так потому, что их ядра,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
их центр, очень активны.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Из этого самого центра
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
и исходит большая часть звёздного света.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
Однако, тот свет, что мы видим,
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
не может быть объяснён светом звезды.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Он обладает гораздо большей энергией.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Фактически, в некоторых случаях это похоже на то, что мы сейчас видим.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Это как бы струи, бьющие из центра.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Опять же, источник энергии который очень сложно объяснить,
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
если вы считаете, что галактики всего лишь состоят из звёзд.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Поэтому люди подумали, что, возможно,
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
там есть сверхмассивные чёрные дыры,
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
в которые вваливается материя.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
То есть вы не можете увидеть саму чёрную дыру,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
но вы можете преобразовать её гравитационную энергию
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
в свет, который мы видим.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Таким образом, есть мнение, что сверхмассивные чёрные дыры
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
существуют в центрах галактик.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Но это как-бы косвенный аргумент.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Так или иначе, это даёт начало идеи о том,
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
что не только подобные примадонны
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
имеют чёрные дыры,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
но и все галактики имеют в своём центре
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
сверхмассивные чёрные дыры.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
В таком случае — это пример обычной галактики;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
то, что мы видим, — звёздный свет.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
И если там есть сверхмассивная чёрная дыра,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
мы вынуждены предполагать, что эта чёрная дыра — на диете.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Потому что это способ уменьшить феномен энергии,
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
который мы наблюдаем в активных ядрах галактик.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Если мы хотим взглянуть на эти хитрые чёрные дыры
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
в центре галактик,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
то лучшее место — это наша собственная галактика, наш Млечный Путь.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
На этом панорамном снимке
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
запечатлён центр Млечного Пути.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Мы видим линии звёзд.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Это потому, что мы живём в плоской галактике
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
по форме похожей на диск.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Мы живём в её середине, так что если мы посмотрим в центр,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
то увидим плоскость, которая отражает плоскость галактики,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
или линию, отражающую плоскость галактики.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Преимущество же изучения нашей галактики просто в том,
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
что это ближайший центр галактики, который мы когда-либо будем иметь,
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
потому что следующая ближайшая галактика
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
находится в сто раз дальше от нас.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Так что в нашей галактике мы сможем разглядеть гораздо больше деталей,
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
чем где-либо ещё.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
А как вы сейчас видите, способность разглядеть детали —
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
является ключевой в этом эксперименте.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Итак, как же астрономы доказывают что большая масса
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
находиться внутри малого объёма?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Это задача, которую я сегодня должна представить вам.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
И инструмент, которым мы воспользуемся — это наблюдение
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
за процессом вращения звёзд вокруг чёрной дыры.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Звезда будет вращаться вокруг чёрной дыры
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
точно так же, как планеты вращаются вокруг солнца.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Это гравитационная тяга
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
заставляет их вращаться.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Если бы внутри не было массивных объектов, они бы не вращались
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
либо вращались бы гораздо медленнее,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
потому что то, что определяет их вращение —
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
это количество массы внутри орбиты.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Это прекрасно, вспомните, ведь моя задача показать вам,
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
что есть большая масса внутри малого объёма.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Итак, если я знаю, насколько быстро оно вращается, я знаю какова масса
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
И если я знаю шкалу орбиты, я знаю радиус.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Итак, я хочу увидеть звёзды
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
наиболее близкие к центру галактики.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Я хочу показать вам массу внутри наименьшей возможной области.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Это означает, что я хочу увидеть много деталей.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
Это причина, по которой мы использовали в этом эксперименте
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
самый большой в мире телескоп.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Это обсерватория им. Кека. В ней располагаются два телескопа
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
с десяти метровой линзой, это приблизительно
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
диаметр теннисного корта.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Это удивительно,
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
ведь в рекламе гигантских телескопов говорится,
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
что чем больше телескоп,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
тем мельче детали мы можем разглядеть.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Но оказывается эти телескопы, как и все другие телескопы на земле
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
несколько оспаривают правдивость этой рекламы.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
И все из-за атмосферы.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Атмосфера очень полезна для нас; она позволяет
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
нам выжить на Земле.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Но она же является некоторым препятствием для астрономов,
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
которые хотят наблюдать сквозь атмосферу астрономические источники.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Что-бы дать вам понять на что это похоже,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
скажу, что это как галька
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
на дне реки.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
При взгляде на гальку на дне реки,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
поток воды постоянно движется и вращается,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
и это значительно затрудняет возможность разглядеть гальку на дне.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Здесь происходит нечто похожее, очень трудно
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
увидеть астрономические источники, потому что
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
атмосфера постоянно движется.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Так что, я провела большую часть своей карьеры в попытке найти способы
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
подкорректировать атмосферу, и предоставить нам чистый обзор.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
И это улучшило обзор в 20 раз.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
И я думаю, вы все согласитесь, что, имея возможность
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
улучшить свою жизнь в 20 раз,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
вы наверняка существенно улучшили бы качество жизни,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
скажем зарплату, так что хватило бы и вам и ещё вашим детям.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
В этом ролике показан один из примеров
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
техники, которую мы используем, называемой адаптивная оптика.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
В этом ролике показана разница между тем,
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
что вы видите без использования техники,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
иными словами, всего лишь картинку изображающую звезды,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
и рамкой посередине, на которой изображён центр галактики,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
где, как мы думаем, находится чёрная дыра
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
То есть без этой технологии вы не можете видеть звезды.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
А с использованием технологии вы вдруг можете их увидеть.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Эта технология работает с помощью зеркала, внедрённого
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
в оптическую систему телескопа,
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
которое постоянно меняется, чтобы противостоять влиянию атмосферы.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Так что это что-то вроде причудливых очков для вашего телескопа
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
На следующих нескольких слайдах я сфокусируюсь
10:24
that little square there.
237
609000
2000
на этом маленьком квадрате.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Мы посмотрим только на те звезды, что внутри квадрата,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
хотя мы уже смотрели на всех них.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Итак, я хочу увидеть как эти объекты переместились.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
А в течении этого эксперимента эти звезды
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
перемещались на большие расстояния.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Итак, мы проводим этот эксперимент на протяжении 15 лет
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
и мы наблюдали весь путь этих звёзд.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
Большинство астрономов имеют любимую звезду,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
и сегодня моя звезда та, что названа SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Без сомнения, моя самая любимая на свете звезда.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
И это потому, что она совершает оборот всего за 15 лет.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Чтобы дать вам понять насколько это мало,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
Солнцу нужно 200 миллионов лет, чтобы совершить оборот вокруг центра галактики.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Звёздам знакомым нам прежде, ближайшим к центру галактики,
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
на это требуется 500 лет.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
А этой хватает времени в пределах человеческой жизни.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Это некий прорыв, в своём роде.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Это и есть ключ к данному эксперименту. Орбита показывает мне
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
насколько большая масса находится внутри маленького объёма.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Итак, далее мы видим картинку которая показывает нам
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
доэкспериментальный размер, по которому мы могли
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
обозначить массу в центре галактики.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
То что мы знали раньше — это то, что масса,
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
в 4 миллиона превышающая солнечную, находилась внутри круга.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
И как вы видите, внутри круга было ещё много разных вещей.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Вы можете видеть много звёзд.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Таким образом, было много альтернатив
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
идее о существовании чёрной дыры в центре галактики,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
потому что вы могли засунуть туда ещё много вещей.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Но в ходе эксперимента мы обнаружили
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
ту же массу внутри гораздо меньшего объёма,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
в 10 тысяч раз меньшего.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
И благодаря этому, мы смогли продемонстрировать,
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
что здесь есть сверхмассивная чёрная дыра.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Чтобы дать вам почувствовать насколько этот размер мал,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
это размер нашей Солнечной системы.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Так что, мы запихнyли массу в 4 миллиона раз большую, чем Солнце,
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
в этот маленький объем.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Теперь насчёт правды в рекламе.
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Как я говорила, моя задача - подогнать объём под радиус Шварцшильда.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
И правда в том, что я ещё не совсем там.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Но сегодня у нас практически нет альтернативы,
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
чтобы объяснить концентрацию массы.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
И фактически, на сегодняшний день это лучшее доказательство
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
существования сверхмассивной чёрной дыры не только
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
в центре нашей галактики, но и во всей вселенной.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
А что дальше? Я на самом деле думаю, что
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
это настолько хорошо насколько возможно с современными технологиями,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
так что давайте перейдём к следующей проблеме.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
То, что я хочу сказать, очень кратко,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
это несколько примеров
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
вдохновляющих вещей, которые возможны сегодня
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
в центре галактики, сейчас когда мы знаем, что тут,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
или, по крайней мере, мы считаем,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
что там сверхмассивная чёрная дыра.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
И увлекательная часть этого эксперимента
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
в том, что пока мы проверяли некоторые наши идеи
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
о выводах которые могут быть сделаны из существования
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
почти каждая из них
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
противоречит тому, что мы видим на самом деле.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
И в этом весь интерес.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Позвольте дать вам два примера.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Вы можете спросить: «Что вы ожидаете от старых звёзд,
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
звёзд, которые были в центре галактики длительное время,
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
у них было предостаточно времени взаимодействовать с чёрной дырой?»
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Вы предполагаете, что эти старые звёзды
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
должны быть очень близко к центру чёрной дыры.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Вы должны видеть много старых звёзд близко к этой чёрной дыре.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Аналогично… или напротив, молодых звёзд
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
тут просто не должно быть.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Чёрные дыры - не очень приятные соседи небесной канцелярии.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Чтобы сформировать звезду, вам необходим большой шар газа и пыли.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
А это очень хрупкое сочетание.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
И что же делает большая чёрная дыра?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Она разрывает облако газа на части.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Она тянет с одной стороны гораздо сильнее, чем с другой,
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
и облако разрывается на полосы.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Фактически, мы ожидаем что звезды не смогут формироваться в таких условиях.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Таким образом, вы не должны увидеть молодые звёзды.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
И что же мы видим?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
С помощью обсерваторий, о которых я сегодня не говорила
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
мы можем с уверенностью определить, какие звезды молодые, а какие старые.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Старые — красного цвета.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Молодые — голубого. А о жёлтых мы пока ничего не знаем.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Так что вы уже можете видеть сюрприз.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Здесь недостаток старых звёзд.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Здесь обилие молодых, что полностью опровергает прогноз.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Это увлекательная часть.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
И фактически, сегодня, именно это мы пытаемся понять,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
тайну того, как вы,
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
как вы можете разрешить это противоречие.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Таким образом, мои аспиранты
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
в этот момент, сегодня, возле телескопа
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
на Гавайских островах, наблюдают небо в надежде позволить нам
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
подняться на следующую ступень,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
к которой мы можем отнести этот вопрос:
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
почему там так много молодых звёзд,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
и так мало старых?
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Чтобы продвинуться далее, мы действительно должны взглянуть на орбиты
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
звёзд, которые гораздо дальше от нас.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Для этого нам скорее всего пондобится
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
гораздо более совершенная технология, чем сегодняшняя.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Потому что, по правде говоря, когда я сказала, что мы корректируем
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
атмосферу Земли, мы всего лишь
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
устраняем половину недостатков, с которыми сталкиваемся.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Мы делаем это с помощью выстрела лазерным лучом в атмосферу,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
и мы считаем что если мы сможем
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
сделать больше таких выстрелов, мы сможем исправить всё остальное.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Это то, что мы надеемся достичь в течении следующих нескольких лет.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
И если говорить о большем временном интервале,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
то мы надеемся создать огромные телескопы,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
потому что, помните, в астрономии чем больше, тем лучше.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Так что мы хотим создать 30-метровый телескоп.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
И с его помощью мы сможем увидеть
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
звёзды, которые ещё ближе к центру галактики.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
И мы надеемся проверить некоторые положения
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
общей теории относительности Эйнштейна,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
некоторые космологические идеи о том, как формируются галактики.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Так что мы считаем, что будущее этого эксперимента
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
очень занимательно.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
В заключении я покажу вам ролик,
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
который на базисном уровне продемонстрирует вам,
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
как двигаются орбиты, в трёх измерениях.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
И я надеюсь, что, по крайней мере,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
я убедила вас в том, что, во-первых, на самом деле
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
существует сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей галактики.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
И это говорит о том, что они действительно существуют в нашей вселенной.
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
и мы должны смириться с этим, и должны объяснить,
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
какого место этих объектов в нашем физическом мире.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Во-вторых, мы смогли увидеть процесс
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
взаимодействия сверхмассивных черных дыр
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
и понять, возможно, их роль
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
в формировании сущности галактик и как они функционируют.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
И последнее, но не менее важное,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
ничего этого не произошло бы
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
без прихода такого громадного прогресса,
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
совершенного на технологическом фронте.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
И мы считаем, что эта область продвигается необыкновенно быстро
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
и содержит ещё много резервов на будущее.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Большое спасибо.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Аплодисменты)
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