TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Андреа Гез: Ловът за супермасивна черна дупка
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
С нови данни от телескопите "Кек", Андреа Гез показва как най-новата адаптивна оптика помага на астрономите да разберат най-тайнствените обекти в нашата Вселена: черните дупки. Тя споделя доазателства, че една супермасивна черна дупка може би дебне в центъра на Млечния път.
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 да наблюдаваш нещо, което не можеш да видиш?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Това е основният въпрос за някого, който се интересува
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
от откриването и проучването на черни дупки.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Защото черните дупки са обекти,
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
чието гравитационно теглене е толкова интензивно,
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
че нищо не може да избяга от нея, дори светлината,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
така че тя не може да се вижда пряко.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
И така, днешната ми история за черни дупки
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
е за една определена черна дупка.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Интересувам се от това да открия дали има, или няма
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
една наистина масивна - или, както ни харесва да я наричаме,
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
"супермасивна" черна дупка в центъра на нашата галактика.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
Причината това да е интересно е, че
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
то ни дава възможност да докажем
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
дали тези екзотични обекти наистина съществуват, или не.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
И второ, то ни дава възможност
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
да разберем как тези супермасивни черни дупки
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
взаимодействат с околната си среда
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
и да разберем как те засягат формирането и еволюцията
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
на галактиките, в които пребивават.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
И тъй, като начало
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
е нужно да разберем що е черна дупка,
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
за да можем да разберем доказателството за черна дупка.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Какво е черната дупка?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Е, в много отношения черната дупка е един невероятно прост обект,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
защото има само три характеристики, които могат да се опишат:
01:25
the mass,
26
70000
2000
масата,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
въртенето и зарядът.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Аз ще говоря само за масата.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
И така, в този смисъл, тя е много прост обект.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Но в друг смисъл е невероятно сложен обект,
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
за чието описание се нуждаем от относително екзотична физика,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
и в известен смисъл представлява провала на нашето физично разбиране
01:43
of the universe.
33
88000
2000
за Вселената.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Но днес начинът, по който искам да разберете черната дупка,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
доказателството за черна дупка
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
е да мислите за нея като обект,
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
чиято маса е затворена в нулев обем.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Въпреки факта, че ще ви говоря
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
за един обект, който е супермасивен -
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
след малко ще стигна дотам какво означава това всъщност,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
той няма краен размер.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Така че, това е малко коварно.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Но за щастие има краен размер, който може да се види,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
и той е известен като радиусът на Шварцшилд.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Той е наречен на името на един човек, който разбрал
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
защо това е толкова важен радиус.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Това е виртуален радиус, не реалност; черната дупка няма размер.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Тогава защо е толкова важен?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Важен е, защото ни казва,
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
че всеки обект може да се превърне в черна дупка.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Това означава, че вие, вашият съсед, вашият мобилен телефон,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
аудиторията може да стане черна дупка,
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
ако намерите начин да я компресирате
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
до размера на Шварцшилдовия радиус.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
А какво ще се случи тогава?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
В този момент гваритацията печели.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
Гравитацията печели над всички други познати сили.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
И обектът е принуден да продължи да се сплесква
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
до безкрайно малък обект.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
И тогава става черна дупка.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Значи, ако можех да компресирам Земята до размера на бучка захар,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
тя би станала черна дупка,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
защото размерът на една бучка захар е нейният Шварцшилдов радиус.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Ключът тук е да се разбере какъв е този Шварцшилдов радиус.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
Оказва се, че всъщност е доста просто да се разбере това.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Зависи само от масата на обекта.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
По-големите обекти имат по-големи Шварцшилдови радиуси.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
По-малките обекти имат по-малки Шварцшилдови радиуси.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Значи, ако взема Слънцето
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
и го компресирам до размера на Оксфордския университет,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
то би станало черна дупка.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Сега знаем какво е Шварцшилдов радиус.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Това всъщност е доста полезно понятие,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
защото ни казва не само
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
кога ще се формира черна дупка,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
а ни дава също и ключовите елементи за доказателството за черна дупка.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Нужни са ми само две неща.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Нужно е да разбера масата на обекта,
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
който твърдя, че е черна дупка,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
и какъв е неговият Шварцшилдов радиус.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
И тъй като масата определя Шварцшилдовия радиус,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
всъщност е нужно да знам само едно нещо.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Значи, моята работа е да ви убедя,
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
че съществува черна дупка,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
като покажа, че има някакъв обект,
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
затворен в рамките на Шварцшилдовия си радиус.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
А вашата работа днес е да бъдете скептични.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Така - значи, няма да говоря за обикновена черна дупка;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
ще говоря за супермасивни черни дупки.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Исках да кажа няколко думи за това какво е една обикновена черна дупка;
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
като че ли може да съществува такова нещо като обикновена черна дупка.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Смята се, че обикновената черна дупка е крайното състояние
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
от живота на наистина огромна звезда.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Ако една звезда започне живота си
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
с много повече маса, отколкото е масата на Слънцето,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
тя ще приключи живота си, като експлодира
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
и остави след себе си тези красиви останки от супернова, които виждаме тук.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
А вътре в тази останка от супернова
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
ще има една малка черна дупка,
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
която има маса грубо три пъти колкото масата на Слънцето.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
В астрономичен мащаб
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
това е много малка черна дупка.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
А онова, за което искам да говоря, са супермасивните черни дупки.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
За супермасивните черни дупки се смята, че пребивават в центъра на галактиките.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
Тази красива снимка, направена с Космическия телескоп "Хъбъл",
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
ви показва, че галактиките същестуват във всякакви форми и размери.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Има големи. Има малки.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Почти всеки обект на тази снимка там е галактика.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Има една много хубава спирала там горе, вляво.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
В тази галактика има сто милиарда звезди,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
само за да ви дам представа за мащаба.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
И цялата светлина, която виждаме от една типична галактика,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
от типа галактики, които виждаме тук,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
идва от светлината от звездите.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Виждаме галактика заради светлината на звездите.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Има много малко относително екзотични галактики.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Обичам да ги наричам примадони на галактическия свят,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
защото са някак показни.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Наричаме ги активни галактически ядра.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
Наричаме ги така, защото ядрото им,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
или техният център, е много активен.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Тук, в центъра - всъщност оттам
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
идва повечето от звездната светлина.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
И все пак онова, което виждаме всъщност, е светлина,
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
която не може да бъде обяснена чрез звездната светлина.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Далеч по-силна е.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Всъщност, в някои примери е като тези, които виждаме тук.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Има също струи, излъчващи се от центъра.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Отново - източник на енергия, който е много трудно да се обясни,
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
ако просто мислиш, че галактиките са съставени от звезди.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Онова, което хората смятат е, че вероятно
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
има супермасивни черни дупки,
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
върху които пада материя.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Самата черна дупка не се вижда,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
но може да се конвертира гравитационната енергия на черната дупка
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
в светлината, която виждаме.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Съществува мисълта, че може би супермасивните черни дупки
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
съществуват в центъра на галактиките.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Но това е някак непряк аргумент.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Въпреки това той поражда представата,
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
че може би не само тези примадони
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
имат такива супермасивни черни дупки,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
а по-скоро всички галактики може да са подслонили
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
супермасивни черни дупки в центровете си.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
А ако случаят е такъв... Това е един пример за нормална галактика;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
онова, което виждаме, е звездната светлина.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
А ако там има супермасивна черна дупка,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
трябва да приемем, че това е черна дупка на диета.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Защото това е начинът да се потиснат енергийните феномени, които виждаме
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
в активните галактически ядра.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Ако ще търсим тези потайни черни дупки
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
в центъра на галактиките,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
най-доброто място за търсене е в собствената ни галактика, нашия Млечен път.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Това е широкоформатна снимка
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
на центъра на Млечния път.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Онова, което виждаме, е линия от звезди.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Така е, защото живеем в галактика,
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
която е с плоска, дископодобна структура.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Живеем в средата й - затова, когато гледаме към центъра,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
виждаме една плоскост, която дефинира плоскостта на галактиката,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
или линия, която дефинира плоскостта на галактиката.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Предимството да се проучва собствената ни галактика
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
е, че тя просто е най-близкият пример за център на галактика,
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
който някога ще имаме, защото следващата най-близка галактика
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
е 100 пъти по-надалеч.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Така че можем да виждаме далеч повече подробности в нашата галактика,
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
отколкото където и да било другаде.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
А както ще видите след момент, способността да се виждат подробности
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
е ключова за този експеримент.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Как астрономите доказват, че има много маса
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
вътре в малък обем?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Задачата ми днес е да ви покажа това.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
А инструментът, който използваме, е да наблюдаваме начина,
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
по който звездите се движат в орбита около черната дупка.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Звздите ще се движат в орбита около черната дупка
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
по съвсем същия начин, по който планетите се движат в орбита около Слънцето.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Гравитациноното притегляне
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
ги кара да се движат в орбита.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Ако нямаше масивни обекти, те биха отлетели надалеч,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
или поне биха се движили с много по-малка скорост,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
защото единственото, което определя въртенето им,
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
е колко маса има вътре в орбитата.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
А това е страхотно, защото - помнете, работата ми е да покажа,
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
че има много маса вътре в малък обем.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Значи, ако знам колко бързо се върти, знам масата.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
А ако знам мащаба на орбитата, знам радиуса.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Искам да видя звездите,
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
които са възможно най-близо до центъра на галактиката.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Защото искам да покажа, че има маса вътре във възможно най-малък регион.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Това означава, че искам да видя много подробности.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
И това е причината, поради която използвахме за този експеримент
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
най-големия телескоп в света.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Това е обсерваторията "Кек". Тя има два телескопа
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
с 10-метрово огледало, което е грубо
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
диаметърът на един тенис корт.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
А това е чудесно,
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
защото обещанието при кампании
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
за големи телескопи е, че колкото по-голям е телескопът,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
толкова по-малки детайли можем да виждаме.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Но се оказва, че тези телескопи, или който и да било телескоп на земята
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
е изправен пред малко предизвикателство при изпълнението на това кампанийно обещание.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
Причината е в атмосферата.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Атмосферата е прекрасна за нас; тя ни позволява
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
да оцелеем тук, на Земята.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Но е относително предизвикателна за астрономи,
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
които искат да гледат през атмосферата към астрономически източници.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
За да ви дам усещане за какво става дума -
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
всъщност е все едно да гледаш камъче
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
на дъното на поток.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Докато гледаш камъчето на дъното на потока,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
потокът постоянно се движи необуздано,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
което много затруднява виждането на камъчето на дъното на потока.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Доста подобно, е много трудно
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
да се виждат астрономически източници,
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
заради атмосферата, която постоянно се движи.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Прекарала съм голяма част от кариерата си в търсене на начини
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
за коригиране заради атмосферата, за да получим по-ясен изглед.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Това ни дава приблизително 20-кратна разлика.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Мисля, че всички може да се съгласите,
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
че ако може да се намери начин да се подобри животът 20 пъти,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
вероятно ще подобрите много начина си на живот -
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
например, заплатата си - бихте забелязали, или децата си - бихте забелязали.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Тази анимация тук ви показва един пример
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
за техниките, които използваме, наречени адаптивна оптика.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Виждате анимация, която попада между
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
пример за онова, което бихте виждали, ако не използвате тази техника -
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
с други думи, просто една снимка, която показва звездите,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
а кутията е центрирана върху центъра на галактиката,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
където смятаме, че е черната дупка.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Значи, без тази технология звездите не се виждат.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
С тази технология изведнъж ги виждаш.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Тази технология действа чрез въвеждане на едно огледало
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
в оптичната система на телескопа,
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
което постоянно се променя, за да противодейства на въздействието на атмосферата.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Прилича малко на много специални очила за телескопа ви.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
В следващите няколко кадъра ще се съсредоточа само
10:24
that little square there.
237
609000
2000
върхо това малко квадратче там.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Ще гледаме само звездите вътре в този малък квадрат,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
макар че сме ги разгледали всички.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Искам да видя как са се придвижили тези неща.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
В хода на този експеримент тези звезди
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
са се преместили невероятно много.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Правим този експеримент от 15 години,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
и виждаме звездите по време на цялата обиколка.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
Повечето астрономи си имат любима звезда,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
и моята днес е една звезда, обозначена тук горе, SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Абсолютно най-любимата ми звезда на света.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
Защото се завърта само за 15 години,
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
За да ви дам усещане колко кратко е това -
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
на Слънцето са му необходими 200 милиона години, за да се завърти около центъра на галактиката.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Звезди, които сме познавали преди, които са възможно най-близо
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
до центъра на галактиката, го правят за 500 години.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
А тази - тази обикаля в рамките на един човешки живот.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Това е някак отвлечено.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Но е ключът към този експеримент. Тази орибита ми казва
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
колко маса има вътре в един много малък радиус.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Следващата снимка, която виждаме тук, ви показва
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
преди този експеримент размера, в който бихме могли
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
да затворим масата на центъра на галактиката.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Онова, което знаехме преди, беше, че вътре в този кръг
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
има маса, четири милиона пъти по-голяма от масата на Слънцето.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
А както виждате, вътре в онзи кръг е имало много други неща.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Виждате много звезди.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Така че всъщност е имало множество алтернативи
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
на идеята, че има супермасивна черна дупка в центъра на галактиката,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
защото много неща могат да се поставят там вътре.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Но с този експеримент ограничихме
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
същата тази маса до много по-малък обем,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
10 хиляди пъти по-малък.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
И поради това успяхме да покажем,
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
че там има супермасивна черна дупка.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
За да ви дам усещане за това колко малък размер е това -
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
това е размерът на нашата слънчева система.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Значи, натъпкваме четири милиона пъти масата на Слънцето
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
вътре в онзи малък обем.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Реклама на истината. Нали?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Казах ви, че работата ми е да го сведа до Шварцшилдовия радиус.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
Истината е, че още не съм стигнала съвсем дотам.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Но всъщност днес нямаме алтернатива
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
за обяснение на тази концентрация на маса.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
Всъщност, това е най-доброто доказателство, което имаме до днес,
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
не само за съществуването на една супермасивна черна дупка
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
в центъра на собствената ни галактика, но и където и да било в нашата Вселена.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
И тъй, какво следва? Всъщност смятам,
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
че това е приблизително най-многото, до което ще стигнем с днешната технология,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
така че да продължаваме работата по проблема.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Онова, което искам да ви разкажа, много накратко,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
са няколко примера
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
за това колко вълнуващи неща можем да правим днес
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
относно центъра на галактиката, след като знаем, че там има,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
или поне вярваме,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
че там има супермасивна черна дупка.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
Забавната фаза на този експеримент
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
е, че макар и да сме тествали някои от идеите си
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
за последиците от това, че една супермасивна черна дупка
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
се намира в центъра на нашата галактика,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
почти всяка една
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
се оказва несъвместима с онова, което всъщност виждаме.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
Това е забавното.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
И така, нека ви дам двата примера.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Може да попитате: "Какво очаквате
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
за старите звезди - звезди, които са били около центъра на галактиката
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
дълго време, имали са много време да взаимодействат с черната дупка.
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Онова, което се очаква там, е, че старите звезди
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
трябва да бъдат много скупчени около черната дупка.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Трябва да се виждат много стари звезди до тази черна дупка.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Подобно, за младите звезди - или в контраст, младите звезди,
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
те просто не трябва да са там.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Черната дупка не е добър съсед за звездни детски ясли.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
За да се формира една звезда, е нужно голямо кълбо газ и прах да се свие.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
Това е много крехка единица.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
А какво прави голямата черна дупка?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Тя разкъсва на ивици този газов облак.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Тегли много по-силно от едната страна, отколкото от другата,
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
и облакът е разкъсан на ивици.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Всъщност предвиждахме, че в тази среда не се случва формиране на звезди.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Значи, не трябва да се виждат млади звезди.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
А какво виждаме?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Чрез наблюдения, различни от тези, които ви показвах днес,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
всъщност можем да разберем кои са стари и кои са млади.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
Старите са червени.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
Младите са сини. А жълтите - все още не знаем.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Вече виждате изненадата.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Има оскъдица от стари звезди.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Има изобилие от млади звезди, така че е точно обратното на предвиждането.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
И така, това е забавната част.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
Ето какво всъщност се опитваме да разберем днес,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
тази мистерия как...
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
как да се разреши това противоречие.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Всъщност, моите дипломанти
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
в същия този момент, днес, са пред телескопа
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
в Хавай и извършват наблюдения,
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
които се надяваме да ни придвижат на следващия етап,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
при който можем да се заемем с въпроса
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
за това защо има толкова много млади звезди
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
и толкова малко стари звезди.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
За да осъществим по-нататъшен напредък, наистина трябва да разгледаме орбитите
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
на звезди, които са много по-далеч.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
За да го направим, вероятно ще ни е нужна
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
много по-сложна технология от тази, която имаме днес.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Защото всъщност, макар и да казах, че коригираме
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
заради атмосферата на Земята,
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
всъщност коригираме само за половината от грешките, които се получават.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Правим това, като изстрелваме лазер нагоре в атмосферата
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
и онова, което смятаме, че можем да направим, е,
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
че ако светим малко повече, можем да коригираме останалото.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Това се надяваме да направим през следващите няколко години.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
А в много по-дълъг времеви план,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
онова, което се надяваме да направим, е да изградим дори още по-големи телескопи,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
защото, помнете - по-голямото е по-добро в астрономията.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Затова искаме да построим 30-метров телескоп.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
С този телескоп трябва да сме в състояние да виждаме
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
звезди, които са дори още по-близо до центъра на галактиката.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Надяваме се да успеем да тестваме някои
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
от теориите на Айнщайн за обща относителност,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
някои идеи в космологията за това как се формират галактики.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Затова мислим, че бъдещето на този експеримент
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
е доста вълнуващо.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
И така, в заключение ще ви покажа една анимация,
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
която по същество ви показва
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
как се движат тези орбити, в три измерения.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
И се надявам, ако не друго,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
да съм ви убедила, че - първо, ние всъщност
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
имаме супермасивна черна дупка в центъра на галактиката.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
А това означава, че тези неща наистина съществуват в нашата Вселена
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
и трябва да поддържаме това, трябва да обясним
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
как тези обекти могат да се впишат в нашия физически свят.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Второ, успяхме да разгледаме онова взаимодействие -
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
как взаимодействат супермасивните черни дупки,
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
а може би и да разберем ролята, която те играят
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
в оформянето на онова, което са галактиките, и как действат.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
И последно, но не най-маловажно,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
нищо от това не би се случило
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
без настъпването на невероятния напредък,
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
който се случва на предните технологични линии.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Смятаме, че това е област, която се движи невероятно бързо
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
и в която предстои много в бъдеще.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Много благодаря.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Аплодисменти)
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