TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Андреа Ґез: Полювання на надмасивну чорну діру
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
З новими даними від обсерваторії імені Кека, Андреа Ґез демонструє, як впровадження адаптивної оптики допомагає астрономам вивчати найзагадковіші об'єкти Всесвіту - чорні діри. Вона наводить докази того, що надмасивна чорна діра ховається у центрі Чумацького Шляху.
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
Як можна спостерігати за тим, чого не видно?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Це основне запитання до тих, хто зацікавлений
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
у виявленні та вивченні чорних дір.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Через те, що чорні діри - це об'єкти,
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
чиє гравітаційне поле настільки потужне,
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
що ніщо, навіть світло, не може уникнути їх,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
їх неможливо побачити безпосередньо.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Отже, моя розповідь сьогодні про чорні діри
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
стосується особливої чорної діри.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Мені цікаво дізнатися, існує чи ні
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
дуже масивна - те що ми називаємо
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
"надмасивна" - чорна діра у центрі нашої галактики.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
І це цікаво тим, що
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
дає нам можливість превірити
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
чи існують ці екзотичні об'єкти насправді.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
По-друге, це дає нам можливість
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
зрозуміти, як ці надмасивні чорні діри
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
взаємодіють з їхнім довкіллям,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
а також зрозуміти, як вони впливають на формування та розвиток
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
галактик, у яких знаходяться.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Спершу
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
нам потрібно розуміти, що таке чорна діра,
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
для того, щоб повірити в докази існування чорної діри.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Отже, що ж таке чорна діра?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
З багатьох поглядів чорна діра - це неймовірно простий об'єкт,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
оскільки вона має лише три характеристики, які можна описати:
01:25
the mass,
26
70000
2000
саса,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
момент імпульсу та заряд.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Я збираюся говорити лише про масу.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Так що, з одного боку, це дуже простий об'єкт.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Але з іншого боку, це надзвичайно складний об'єкт,
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
для вивчення якого нам необхідна досить екзотична фізика,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
що деякою мірою є проривом у нашому фізичному розумінні
01:43
of the universe.
33
88000
2000
Всесвіту.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Проте сьогодні я хочу, щоб ви сприймали чорну діру -
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
задля доведення існування чорної діри -
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
як об'єкт,
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
що його маса замкнена у мінімальному розмірі.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Незважаючи на те, що я буду говорити про
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
надмасивний об'єкт,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
і я повернуся до того, що це насправді означає за хвилину,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
у нього немає кінцевого розміру.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Так що все трохи заплутано.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
На щастя, існує кінцевий розмір, який ви можете побачити,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
і він відомий як гравітаційний радіус Шварцшильда.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
названий на честь людини, яка усвідомила
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
чому так важливий цей радіус.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Це віртуальний радіус, не реальний - чорна діра не має розмірів.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Тоді чому ж він такий важливий?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Він важливий тим, що показує нам,
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
що будь-який об'єкт може стати чорною дірою.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Тобто ви, ваш сусід, ваш телефон,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
ця аудиторія - можуть стати чорною дірою,
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
якщо вам вдасться знайти спосіб стиснути їх
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
до розміру радіусу Шварцшильда.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
І що ж станеться тоді?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
Тоді переможе сила тяжіння.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
Сила тяжіння переважає усі відомі сили.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
Об'єкт змушений і далі стискуватися
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
до нескінченно маленького розміру.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
І є чорною дірою.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Якщо б я стиснула Землю до розміру цукрового кубика,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
вона б перетворилася на чорну діру,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
оскільки розмір цукрового кубика - це її гравітаційний радіус Шварцшильда.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Найголовніше - визначити значення гравітаційного радіусу Шварцшильда.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
І виявляється, що його доволі просто визначити.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Він залежить тільки від маси об'єкта.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Об'єкти більшого розміру мають більший радіус Шварцшильда.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
У менших - радіус Шварцшильда менший.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Отже, якщо взяти Сонце
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
і стиснути його до розміру Оксфордського університету,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
воно перетвориться на чорну діру.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Тепер ми знаємо, що таке гравітаційний радіус Шварцшильда.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
І це досить-таки корисне поняття,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
оскільки показує нам не лише,
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
коли чорна діра утвориться,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
а й надає нам ключові елементи для доказу існування чорної діри.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Мені потрібні тільки дві речі.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Мені потрібно знати масу об'єкта,
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
який я називаю чорною дірою,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
та його гравітаційний радіус Шварцшильда.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
Враховуючи, що маса визначає гравітаційний радіус Шварцшильда,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
мені потрібно знати лише одну річ.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Отже, моє завдання переконати вас
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
у існуванні чорної діри
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
зводиться до того, щоб показати існування якогось об'єкта,
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
який обмежений гравітаційним радіусом Шварцшильда.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
А ваше завдання сьогодні - бути скептиками.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Отже, розмова буде не про звичайну чорну діру,
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
а про надмасивну чорну діру.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Я б хотіла сказати декілька слів про звичайну чорну діру,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
якщо така річ як звичайна чорна діра існує.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Звичайна чорна діра вважається кінцевим етапом
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
в існуванні дуже масивної зірки.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Тому, якщо зірка розпочинає своє існування
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
з масою набагато більшою ніж маса Сонця,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
вона завершить своє існування вибухом
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
і залишить за собою красиві залишки наднової зірки, які ми бачимо тут.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
А всередині цих залишків наднової зірки
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
буде маленька чорна діра,
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
маса якої буде приблизно втричі більша за масу Сонця.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
За астрономічними мірками
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
це дуже маленька чорна діра.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Зараз я б хотіла поговорити про надмасивні чорні діри.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
Вважається, що надмасивні чорні діри розташовуються в центрі галактик.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
І це чудове фото, зроблене космічним телескопом "Габбл",
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
показує, що галактики бувають усіх форм і розмірів.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Великі і маленькі.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Майже кожен об'єкт на цьому фото - це галактика.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Ця спіраль, що розташована вгорі, у лівому верхньому кутку.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
І в цій галактиці сотні мільйонів зірок,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
просто щоб дати вам уявлення про масштаби.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Світло, яке ми спостерігаємо в типовій галактиці,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
однією з тих, що ми тут бачимо,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
виходить від світла зірок.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Отже, ми бачимо галактику завдяки зоряному світлу.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Існує декілька відносно екзотичних галактик.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Мені подобається називати їх примадоннами галактичного світу,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
адже вони люблять покрасуватися.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Ми називаємо їх активними ядрами галактик.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
І називаються вони так тому, що їх ядра
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
або їх центри, дуже активні.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
З цього самого центру
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
і виходить більшість зоряного світла.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
І все-таки, світло, яке ми бачимо,
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
не можна пояснити лише зоряним світлом.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Воно володіє набагато більшою енергією.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Фактично, в деяких випадках це схоже на те, що ми зараз бачимо.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Це також потоки, що б'ють з центру.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Знову ж таки, джерело енергії, яке дуже складно пояснити,
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
якщо ви вважаєте, що галактики складаються лише з зірок.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Тому люди подумали, що можливо
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
існують надмасивні чорні діри,
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
у які провалюється матерія.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Тобто ви не можете побачити самої чорної діри,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
але можете перетворити її гравітаційну енергію
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
у світло, яке ми бачимо.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Таким чином, існує думка, що надмасивні чорні діри
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
існують у центрах галактик.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Але це такий собі непрямий доказ.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Так чи інакше, він започаткував ідею про те,
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
що не тільки подібні примадонни
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
мають чорні діри,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
але і всі галактики можуть мати
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
у своєму центрі надмасивні чорні діри.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
І якщо це так - а це приклад звичайної галактики;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
те, що ми бачимо, - зоряне світло.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
І якщо там є надмасивна чорна діра,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
ми змушені припускати, що ця чорна діра на дієті.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Тому що це спосіб стримати енергетичне явище, яке ми спостерігаємо
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
в активних ядрах галактик.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Якщо ми хочемо поглянути на ці хитрі чорні діри
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
у центрі галактик,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
то найкраще місце - це наша власна галактика, наш Чумацький Шлях.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
На цьому панорамному знімку
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
зображений центр Чумацького Шляху.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Ми бачимо лінію зірок.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Це тому, що ми живемо в галактиці,
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
яка має плоску, дископодібну будову.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Ми живемо посередині неї, тому якщо ми подивимося в центр,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
то побачимо площину, яка відображає площину галактики,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
або лінію, яка відображатиме площину галактики.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Нашу власну галактику добре вивчати,
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
адже це найближчий центр галактики,
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
який ми коли-небудь будемо мати, бо наступна найближча галактика
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
знаходиться у сто разів далі від нас.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Отож у нашій галактиці ми зможемо розгледіти набагато більше деталей,
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
ніж деінде.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
І як ви побачите за хвилинку, здатність бачити деталі
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
є ключовою і в цьому експерименті.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Отже, яким чином астрономи доводять існування великої маси
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
всередині невеликого об'єму?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Це завдання, про яке я хочу розповісти вам сьогодні.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
Інструмент, який ми використаємо - спостереження за процесом
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
обертання зірок навколо чорної діри.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Зірки будуть обертатися навколо чорної діри
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
точно так, як планети обертаються навколо сонця.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Це гравітаційне поле
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
змушує їх обертатися.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Якби всередині не було цих масивних об'єктів, зірки б не оберталися
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
або оберталися б набагато повільніше,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
тому що їхнє обертання визначає
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
кількість маси всередині орбіти.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Це чудово, адже моє завдання - показати вам,
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
що велика маса існує всередині малого об'єму.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Отже, якщо я знаю швидкість обертання, я знаю масу.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
І якщо я знаю розміри орбіти, я знаю радіус.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Я хочу поспостерігати за зірками
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
найближчими до центру галактики.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Адже я хочу показати вам наявність маси всередині найменшої можливої області.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Тобто я хочу побачити багато деталей.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
І саме тому у своїх дослідах я використовую
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
найбільший у світі телескоп.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Це обсерваторія імені Кека. У ній розташовано два телескопи
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
з десятиметрової лінзою, а це приблизно
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
діаметр тенісного корту.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Чудово,
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
адже в рекламі
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
величезних телескопів кажуть: що більший телескоп,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
то дрібніші деталі ми можемо розгледіти.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Але виявляється, що ці телескопи, як і будь-які інші телескопи на землі,
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
не підтверджують цієї рекламної обіцянки.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
І все через атмосферу.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Атмосфера дуже корисна для нас; вона дозволяє нам
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
вижити тут, на Землі.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Проте перешкоджає астрономам,
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
які прагнуть спостерігати за астрономічними джерелами через атмосферу.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Щоб ви зрозуміли, на що це схоже, скажу,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
що це як дивитися на гальку
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
на дні річки.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Коли ми дивимося на гальку,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
потік води постійно рухається і обертається,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
значно ускладнюючи можливість розгледіти гальку на дні.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Тут відбувається щось схоже - дуже важко
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
побачити астрономічні джерела
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
через постійний рух атмосфери.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Отож більшість своєї кар'єри я намагалася знайти способи
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
підкоригувати атмосферу і домогтися чіткішої видимості.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Це покращило б видимість у 20 разів.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Я думаю, ви всі погодитеся, що, маючи можливість
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
поліпшити своє життя у 20 разів,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
ви напевно істотно поліпшили б якість життя.
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
Скажімо, підняли б свою зарплату так, щоб вистачало і вам, і вашим дітям.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
У цьому ролику показано один із прийомів,
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
які ми використовуємо - так звану адаптивну оптику.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
У ролику показана різниця між тим,
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
що ви бачите без використання техніки,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
іншими словами, всього лише картинку, яка зображає зірки,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
і рамкою посередині, на якій зображений центр галактики,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
де, як ми гадаємо, знаходиться чорна діра.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Отже, без цієї технології, ви не можете бачити зірок.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
А скористаючись технологією, ви раптом зможете їх побачити.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Ця технологія працює за допомогою дзеркала, встановленого
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
в оптичній системі телескопа,
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
яке постійно змінюється, щоб протистояти впливу атмосфери.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Це схоже на уявні окуляри для телескопа.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
На кількох наступних слайдах я зосереджуся на
10:24
that little square there.
237
609000
2000
тому маленькому квадраті.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Отже, ми розглядатимемо зірки, що знаходяться в цьому маленькому квадраті,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
хоча ми вже дивилися на них усіх.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Я хочу побачити, як ці об'єкти перемістилися.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
Протягом експерименту, ці зірки
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
переміщалися на величезні відстані.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Ми проводили цей експеримент протягом 15 років
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
і спостерігали за шляхом цих зірок.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
Більшість астрономів мають улюблену зірку.
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
Моя зветься SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Це моя найулюбленіша на світі зірка.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
Вона здійснює повне обертання навколо своєї орбіти лише за 15 років.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Це страшенно мало,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
адже Сонцю потрібно 200 мільйонів років, щоб обернутися навколо центру галактики.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Зіркам, про які нам було відомо раніше, найближчим до центру галактики,
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
на це потрібно 500 років.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
А ця робить оберт за людське життя.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Це своєрідний прорив.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
І водночас ключ до мого експерименту. Орбіта показує мені,
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
наскільки велика маса перебуває усередині маленького радіусу.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Далі ми бачимо зображення, яке вказує нам на
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
доекспериментальний розмір, за яким ми могли
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
позначити масу в центрі галактики.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Раніше ми знали, що маса, яка у 4 мільйони
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
разів перевищує сонячну, перебувала всередині кола.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
І як ви бачите, всередині кола було ще багато усіляких речей.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Ви можете побачити багато зірок.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Таким чином, існувало багато альтернатив
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
гіпотезі про існування чорної діри у центрі галактики,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
тому що там могло знаходитися будь-що.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Але під час експерименту ми виявили
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
ту ж масу всередині набагато меншого об'єму,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
у 10 тисяч разів меншого.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
Завдяки цьому, ми змогли продемонструвати,
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
що тут є надмасивна чорна діра.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Це малесенький розмір -
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
розмір нашої Сонячної системи.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Ми стиснули масу, у 4 мільйони разів більшу за масу Сонця,
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
у цьому невеликому об'ємі.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Тепер щодо правди в рекламі.
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Як я вже казала, моє завдання - підігнати його розмір під радіус Шварцшильда.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
Але це мені не зовсім під силу.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Утім сьогодні у нас практично немає альтернативи,
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
щоб пояснити таку концентрацію маси.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
Наразі це найкращий доказ
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
існування надмасивної чорної діри
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
не тільки у центрі нашої галактики, але і у всьому Всесвіті.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
А що далі? Я гадаю, що ми використали усі можливості
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
сучасних технологій,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
тому перейдімо до наступної проблеми.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Я швиденько наведу вам
12:33
is a few examples
288
738000
2000
кілька прикладів
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
чудових речей, які ми можемо робити у центрі галактики.
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
Адже ми вже знаємо, де той центр розташований,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
або, принаймні, вважаємо,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
що там існує надмасивна чорна діра.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
Ось чому цей експеримент такий захопливий.
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
Поки ми перевіряли деякі наші гіпотези,
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
щодо висновків, які можна зробити з існування надмасивної чорної діри
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
у центрі нашої галактики,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
майже кожна з них
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
суперечить тому, що ми бачимо насправді.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
І саме це найцікавіше.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Я наведу два приклади.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Ви можете запитати, "Чого ви сподіваєтеся
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
від старих зірок, зірок, які були в центрі галактики
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
тривалий час, адже у них було достатньо часу взаємодіяти з чорною дірою?"
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Ви припускаєте, що ці старі зірки
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
мають бути дуже близько до центру чорної діри.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Ви мабуть бачите чимало старих зірок поблизу чорної діри.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
І навпаки - молодих зірок
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
тут просто не може бути.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Чорна діра - не дуже приємний сусід зоряних ясел.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Щоб сформувати зірку, мусить сколапсувати велика куля газу і пилу.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
А це дуже крихке поєднання.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
І що ж робить велика чорна діра?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Вона розриває хмару газу на частини.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Вона тягне з одного боку набагато сильніше, ніж з іншого,
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
і хмара розривається на шматки.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Ми передбачаємо, що зірки не зможуть формуватися в таких умовах.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Тому ви б не мали побачити молодих зірок.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
То що ж ми бачимо?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
На основі спостережень
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
ми можемо точно визначити, які зірки молоді, а які старі.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Старі - червоного кольору.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Молоді - блакитного. А про жовті ми поки нічого не знаємо.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Отже, ви вже можете бачити сюрприз.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Тут недостача старих зірочок.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Тут велика кількість молодих, що повністю спростовує передбачення.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Це найзахопливіша частина.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
Саме це ми тепер намагаємося зрозуміти -
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
таємницю того, як
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
можна розв'язати це протиріччя.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
По суті, мої аспіранти
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
у цей самий момент, сьогодні, біля телескопа
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
на Гавайських островах, вдивляються в небо
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
з надією, що зможуть піднятися на наступний щабель,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
де перед нами постає запитання:
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
чому так багато молодих зірок
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
і так мало старих?
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Щоб просунутися далі, ми мусимо поглянути на орбіти зірок,
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
які набагато далі від нас.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Для цього нам потрібна значно
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
досконаліша технологія, ніж ми маємо.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Правду кажучи, коли я сказала, що ми коректуємо
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
атмосферу Землі, ми всього лише
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
усуваємо половину недоліків, з якими стикаємося.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Ми робимо це за допомогою пострілу лазерним променем в атмосферу,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
і вважаємо, що якщо ми зможемо
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
зробити більше таких пострілів, то виправимо все інше.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Саме цього ми сподіваємося досягнути упродовж наступних кількох років.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
А якщо говорити про більший часовий інтервал,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
то ми сподіваємося створити величезні телескопи,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
адже в астрономії що більше, то краще.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Ми хочемо побудувати 30-метровий телескоп.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
І за його допомогою ми зможемо побачити
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
зірки, які ще ближче до центру галактики.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Ми сподіваємося перевірити деякі
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
постулати загальної теорії відносності Айнштайна,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
деякі космологічні ідеї про те, як формуються галактики.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Ми вважаємо, що майбутнє цього експерименту
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
є досить захопливе.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Насамкінець я покажу вам ролик
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
який продемонструє,
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
як рухаються орбіти, у трьох вимірах.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
Сподіваюся, що я принаймні
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
переконала вас у тому, що, по-перше,
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
у центрі нашої галактики насправді існує надмасивна чорна діра.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
А це означає, що чорні діри справді існують у нашому всесвіті.
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
І ми мусимо пояснити,
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
яке місце цих об'єктів у нашому фізичному світі.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
По-друге, ми змогли побачити процес
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
взаємодії надмасивних чорних дір
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
та зрозуміти їхню роль
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
у формуванні галактик і те, як вони функціонують.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
І останнє, але не менш важливе:
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
нічого цього не сталося б
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
без грандіозного прогресу
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
у технологічній галузі.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Ми вважаємо, що ця область розвивається надзвичайно швидко
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
і містить ще багато резервів на майбутнє.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Щиро дякую.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Оплески)
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