TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
אנדראה גז: המצוד אחר חורים שחורים על-מסיביים
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
בהתבססה על מידע חדש שסיפקו טלסקופים ממצפה הכוכבים קק, אנדראה גז מראה כיצד אופטיקה מסתגלת חדשנית עוזרת לאסטרונומים להבין את האובייקטים המיסתוריים ביותר ביקום שלנו: חורים שחורים. אנדראה חושפת עדויות המעידות על כך שיתכן שחור שחור על-מסיבי אורב לו במרכז גלקסיית שביל החלב.
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
כיצד צופים במשהו שאי-אפשר לראות?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
זוהי שאלה בסיסית של אדם שמתעניין
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
בגילוי ומחקר של חורים שחורים.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
כיוון שחורים שחורים הינם אובייקטים
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
שמשיכת הכבידה שלהם היא כה חזקה
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
כך ששום דבר לא יכול לברוח ממנה, אפילו לא קרני אור,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
כך שאי-אפשר לצפות בהם ישירות.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
הסיפור שלי היום על חורים שחורים
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
עוסק בחור שחור אחד מסויים.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
אני מעוניינת לגלות האם
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
יש חור שחור מאוד מסיבי, כזה שאנו מכנים
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
חור שחור "על-מסיבי", במרכז הגלקסיה שלנו.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
והסיבה שזה מעניין היא
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
שזה נותן לנו אפשרות להוכיח
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
האם האובייקטים האקזוטיים האלו אכן קיימים.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
שנית, זה נותן לנו את האפשרות
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
להבין כיצד חורים שחורים על-מסיביים אלו
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
יוצרים אינטראקציה עם סביבתם,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
וכן להבין כיצד הם משפיעים על התהוותן והתפתחותן
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
של הגלקסיות בהן הם שוכנים.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
ראשית כל,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
עלינו להבין מהו חור שחור
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
כדי שנוכל להבין את הוכחת קיומם של חורים שחורים.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
אם כן, מהו חור שחור?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
מבחינות רבות, חור שחור הינו אובייקט פשוט להפליא,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
כיוון שישנם רק שלוש תכונות שניתנות לתאור:
01:25
the mass,
26
70000
2000
המסה,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
הסחרור, והמטען.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
אני עומדת לדבר רק על המסה.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
אם כן, מבחינה זו, זהו אובייקט פשוט.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
אבל מבחינה אחרת, זהו אובייקט מורכב מאוד
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
ועלינו להעזר בפיסיקה אקזוטית למדי כדי לתארו,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
ומבחינה מסויימת הוא מייצג את התפוררות הבנתנו הפיסיקאלית
01:43
of the universe.
33
88000
2000
ביחס היקום.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
אבל היום, הדרך שבה אני רוצה שתתפסו את החור השחור,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
לצורך הוכחת קיומו,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
היא לחשוב עליו כעל אובייקט
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
שמסתו מוגבלת לנפח אפסי.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
אם כן, למרות העובדה שאני עומדת לדבר איתכם על
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
אובייקט שהוא על-מסיבי,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
ואני אסביר בעוד רגע מהי משמעות הדבר,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
אין לו גודל סופי.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
כך שזה קצת בעייתי.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
אך למזלנו ישנו גודל סופי שכן ניתן לצפיה,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
והוא ידוע בשם רדיוס שוורצשילד.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
והוא נקרא על שם הבחור שזיהה
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
מדוע זהו רדיוס כל-כך חשוב.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
זהו רדיוס מדומה, לא ממשי. לחור השחור אין גודל.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
אם כן, מדוע הוא כה חשוב?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
הוא חשוב מכיוון שהוא אומר לנו
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
שכל אובייקט יכול להפוך לחור שחור.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
הכוונה היא גם אליך, לשכן שלך, לטלפון הנייד שלך,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
האולם יכול להפוך לחור שחור
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
אם הייתם מוצאים דרך לדחוס אותו
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
לגודל של רדיוס שוורצשילד.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
בנקודה זו, מה יקרה?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
בנקודה זו משיכת הכבידה מנצחת.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
משיכת הכבידה גוברת על כל הכוחות האחרים הידועים.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
והאובייקט חייב להמשיך לקרוס
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
לאובייקט קטן במידה אין-סופית.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
ואז הוא הופך לחור שחור.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
לו הייתי דוחסת את כדור-הארץ לגודל של קוביית סוכר,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
הוא היה הופך להיות חור שחור,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
כיוון שהגודל של קוביית סוכר הינו רדיוס שוורצשילד שלה.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
כעת, המפתח הוא למצוא מהו רדיוס שוורצשילד המתאים.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
מסתבר שלמעשה די קל למצוא את התשובה.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
הוא תלוי אך ורק במסת האובייקט.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
לאובייקטים גדולים יותר יש רדיוסי שוורצשילד גדולים יותר.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
לאובייקטים קטנים יותר יש רדיוסי שוורצשילד קטנים יותר.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
אם הייתי לוקחת את השמש
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
ודוחסת אותה לגודל של אוניברסיטת אוקספורד,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
היא הייתה הופכת להיות חור שחור.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
ובכן, אנו יודעים כעת מהו רדיוס שוורצשילד.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
וזהו בעצם רעיון די שימושי,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
כיוון שהוא אומר לנו לא רק
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
מתי יווצר חור שחור,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
אלא גם נותן לנו את מרכיבי המפתח להוכחת קיומו של חור שחור.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
אני זקוקה רק לשני דברים.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
אני צריכה להבין מהי המסה של האובייקט
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
שאני טוענת שהוא חור שחור,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
ומהו רדיוס שוורצשילד שלו.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
וכיוון שהמסה קובעת את רדיוס שוורצשילד,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
יש רק דבר אחד שאני בעצם צריכה לדעת.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
אם כן, כדי לשכנע אתכם
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
שישנו חור שחור,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
תפקידי להראות שישנו איזשהו אובייקט
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
שהוא מוגבל בהיקפו לרדיוס שוורצשילד שלו.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
ותפקידכם הוא להטיל ספק בכך.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
ובכן, אני עומדת לדבר על חור שחור שאינו רגיל;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
אני עומדת לדבר על חורים שחורים על-מסיביים.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
ראשית, אני רוצה להגיד כמה מילים על מהו חור שחור רגיל,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
כאילו שיש דבר כזה, חור שחור רגיל.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
חור שחור רגיל נחשב לשלב הסופי
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
בחייו של כוכב מאוד מסיבי.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
אם כן, אם כוכב מתחיל את חייו
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
עם מסה גדולה בהרבה מהמסה של השמש,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
הוא יסיים את חייו בהתפוצצות
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
וישאיר מאחוריו את שאריות הסופרנובה הנפלאות שאנו רואים כאן.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
ובתוך שארית הסופרנובה
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
עתיד להיות חור שחור קטן
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
בעל מסה גדולה בערך פי שלוש מזו של השמש.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
בקנה מידה אסטרונומי
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
זהו חור שחור קטן מאוד.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
וכעת, הייתי רוצה לדבר על חורים שחורים על-מסיביים.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
הסברה היא שהחורים השחורים העל-מסיביים שוכנים במרכזן של גלקסיות.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
ותמונה נהדרת זו שצולמה על ידי טלסקופ החלל האבל
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
מראה לכם שגלקסיות קיימות בכל הצורות והגדלים.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
ישנן גדולות, ישנן קטנות.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
כמעט כל אובייקט בתמונה זו הוא גלקסיה.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
והנה ספירלה יפה מאוד, למעלה בצד שמאל.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
וישנם מאות מיליארדי כוכבים בגלקסיה ההיא.
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
רק כדי לתת לכם קנה מידה.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
וכל האור שאנו רואים מגלקסיה טיפוסית,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
שהיא מאותו סוג של גלקסיות שאנו רואים כאן,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
מקורו באור שמגיע מהכוכבים.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
ובכן, אנו רואים את הגלקסיות הודות לאור הכוכבים.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
ישנן כמה גלקסיות אקזוטיות יחסית.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
אני אוהבת לקרוא להן הפרימדונות של עולם הגלקסיות,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
כיוון שהן גנדרניות כאלה.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
ואנו קוראים להן גרעינים גלקטיים פעילים.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
ואנו קוראים להן כך כיוון שהגרעינים שלהן,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
או מרכזיהן, פעילים מאוד.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
אם כן, שם במרכז, הוא בעצם המקום
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
ממנו מגיע רוב אור הכוכבים.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
ועדיין, מה שאנחנו למעשה רואים הוא אור
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
שאינו יכול להיות מוסבר כאור שנובע מהכוכבים.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
הוא בעל אנרגיה גבוהה הרבה יותר.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
למעשה, במקרים מסויימים הוא דומה לאלה שאנו רואים כאן.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
ישנם גם סילונים שבוקעים מהמרכז.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
שוב, זהו מקור אנרגיה שקשה מאוד להסבירו
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
אם מניחים שגלקסיות מורכבות רק מכוכבים.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
אם כן, אנשים חשבו שאולי
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
ישנם חורים שחורים על-מסיביים
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
שחומר נופל לתוכם.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
מכאן, שאי-אפשר לראות את החור השחור עצמו,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
אבל ניתן להמיר את אנרגית הכבידה של החור השחור
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
לאור שאנו רואים.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
קיים רעיון שאולי חורים שחורים על-מסיביים
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
קיימים במרכזן של גלקסיות.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
אבל זהו סוג של טיעון עקיף.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
בכל אופן, זה מעלה את הרעיון
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
שייתכן שלא רק לפרימדונות הללו
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
יש חורים שחורים על-מסיביים,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
אלא שיתכן שבמרכזיהן של כל הגלקסיות שוכנים
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
חורים שחורים על-מסיביים אלה.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
ואם זה אכן כך - וזוהי דוגמה לגלקסיה רגילה;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
מה שאנחנו רואים הוא אור הכוכבים.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
ואם יש חור שחור על-מסיבי,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
עלינו להניח שזהו חור שחור בדיאטה.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
כיוון שזוהי הדרך להקטין את התופעה האנרגטית שאנו רואים
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
בגרעינים גלקטיים פעילים.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
אם נרצה לחפש אחר חורים שחורים חמקמקים אלו
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
במרכזי הגלקסיות,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
המקום הטוב ביותר לחפש בו הוא בגלקסיה שלנו, שביל החלב שלנו.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
וזהו צילום במיפתח רחב
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
של מרכז גלקסיית שביל החלב.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
ומה שאנו רואים היא שורה של כוכבים.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
וזה בגלל שאנו חיים בגלקסיה שהיא
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
שטוחה ובעלת מבנה דיסקה.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
ואנו חיים במרכזה, כך שכאשר אנו מביטים לכיוון המרכז,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
אנו רואים את המישור הזה אשר מגדיר את מישור הגלקסיה,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
או קו שמגדיר את מישור הגלקסיה.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
כעת, היתרון שבחקירת הגלקסיה שלנו
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
הוא שזוהי פשוט הדוגמא הקרובה אלינו ביותר של מרכז גלקסיה
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
שאי-פעם תהיה לנו, כיוון שהגלקסיה השניה הקרובה אלינו ביותר
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
נמצאת במרחק גדול פי מאה.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
מכאן שאנו יכולים לראות הרבה יותר פרטים בגלקסיה שלנו
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
מאשר בכל מקום אחר.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
וכפי שתראו בעוד רגע, היכולת לראות פרטים
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
היא המפתח לניסוי הזה.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
אם כן, כיצד מוכיחים האסטרונומים שישנה מסה רבה
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
בתוך נפח קטן?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
זהו תפקידי להראות לכם כיום.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
והכלי שבו נשתמש הוא צפיה בדרך שבה
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
הכוכבים חגים סביב החור השחור.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
כוכבים יסתובבו סביב החור השחור
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
בדיוק באותה דרך שבה כוכבי-לכת חגים סביב השמש.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
המשיכה הגרוויטציונית היא אשר
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
גורמת לגופים אלו לחוג במסלול סביב אובייקט אחר.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
אם לא היו אובייקטים מסיביים אלו, גופים אלו היו מתעופפים הלאה
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
או לפחות היו נעים בקצב איטי הרבה יותר
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
כיוון שכל מה שקובע כיצד הם חגים
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
הוא כמה מסה נמצאת במרכז המסלול שלהם.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
זה נהדר, כי אתם זוכרים שתפקידי הוא להראות
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
שישנה הרבה מאוד מסה בתוך נפח קטן.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
כך שאם אני יודעת כמה מהר הוא חג, אני יודעת מה המסה.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
ואם אני יודעת את גודל מסלול הסיבוב, אני יודעת מה הרדיוס.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
אם כן, אני רוצה לראות את הכוכבים
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
שקרובים כמה שיותר למרכז הגלקסיה.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
כיוון שאני רוצה להראות שיש מסה בתוך איזור קטן כמה שיותר.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
מכאן, שאני רוצה לראות כמה שיותר פרטים.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
וזו הסיבה שלצורך ניסוי זה השתמשנו
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
בטלסקופ הגדול בעולם.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
זהו מצפה הכוכבים קק. הוא מכיל שני טלסקופים
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
עם מראה בקוטר 10 מטרים, שזה בערך
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
הקוטר של מגרש טניס.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
זה נהדר
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
כיוון שההבטחה של מסע התעמולה
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
למען טלסקופים גדולים היא שככל שהטלסקופ גדול יותר,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
נוכל לראות פרטים קטנים יותר.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
מסתבר שלטלסקופים אלו, או כל טלסקופ אחר על פני האדמה
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
יש קושי לעמוד בהבטחות מסע התעמולה.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
וזה בגלל האטמוספירה.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
האטמוספירה נהדרת עבורנו; היא מאפשרת לנו
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
לשרוד כאן על כדור הארץ.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
אבל היא די מקשה על האסטרונומים
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
שרוצים להביט דרך האטמוספירה על מקורות אסטרונומים.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
אז כדי לתת לכם מושג מהי התחושה,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
זה בעצם כמו להסתכל על חלוק נחל
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
בקרקעית של נחל.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
כשמתבוננים בחלוק נחל על הקרקעית,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
המים שנעים ומתערבלים,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
מקשים מאוד לראות את החלוק שנמצא על קרקעית הנחל.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
באופן דומה למדי, קשה מאוד
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
לראות מקורות אסטרונומיים, בגלל
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
האטמוספירה שנעה וחולפת כל הזמן.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
ובכן, ביליתי חלק ניכר מהקריירה שלי בפיתוח דרכים
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
לפצות על השינויים הנגרמים בגלל האטמוספירה, כדי שנוכל לקבל תצפית נקיה יותר.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
תיקונים אלו מאפשרים לנו שיפור של בערך פי - 20.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
ואני חושבת שכולכם תסכימו שאם אתה יכול
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
למצוא דרך לשפר את החיים פי - 20
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
אז כנראה ששיפרת בהרבה את איכות חייך,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
בוודאי שתבחין למשל בשיפור במשכורת או אצל ילדיך.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
ואנימציה זו מציגה דוגמא אחת
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
לטכניקות בהן אנו משתמשים, שנקראות אופטיקה מסתגלת.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
אתם רואים אנימציה שעוברת בין
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
דוגמא של מה שרואים אם לא משתמשים בטכניקה זו,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
במילים אחרות, סתם תמונה שמראה את הכוכבים,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
והמסגרת ממורכזת במרכז הגלקסיה.
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
היכן שאנו חושבים שהחור השחור נמצא.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
אם כן, ללא טכנולוגיה זו לא ניתן לראות את הכוכבים.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
בעזרת טכנולוגיה זו אפשר לפתע לראות את זה.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
טכנולוגיה זו עובדת על ידי הוספת מראה
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
למערכת האופטית של הטלסקופ
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
שמשתנה בצורה רציפה כדי לנגד את ההשפעה של האטמוספירה.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
אם כן, מראה זו היא מעין משקפי ראיה מאוד משוכללים עבור הטלסקופ.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
כעת, בשקפים הבאים אני עומדת להתמקד
10:24
that little square there.
237
609000
2000
בריבוע הקטן הזה.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
אנו עומדים להתבונן בכוכבים שנמצאים בתוך הריבוע הקטן הזה,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
למרות שאנו מביטים בכולם.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
ואני רוצה לראות כיצד דברים אלו זזו.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
ולאורך ניסוי זה הכוכבים האלו
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
נעו מרחק עצום.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
ביצענו את הניסוי הזה לאורך 15 שנים,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
ואנו רואים שהכוכבים נעו לאורך כל הדרך מסביב.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
לרוב האסטרונומים יש כוכב מועדף,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
והכוכב המועדף שלי היום הוא זה שנקרא אס-או-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
בהחלט הכוכב המועדף עלי.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
וזה מפני שהוא מבצע הקפה מלאה ב- 15 שנים בלבד.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
וכדי לתת לכם מושג כמה מהר זה,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
לשמש לוקח 200 מליון שנים כדי להקיף את מרכז הגלקסיה.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
לכוכבים שהכרנו לפני כן, שהיו קרובים במידה כזו למרכז הגלקסיה
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
לוקח 500 שנים לבצע הקפה.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
וכוכב זה, מבצע הקפה בתוך תקופת חיי אדם.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
זה די מדהים, מבחינה מסויימת.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
אבל זוהי נקודת המפתח לניסוי הזה. מסלול ההקפה אומר לי
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
כמה מסה יש בתוך רדיוס קטן מאוד.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
ובכן, כעת אנחנו רואים תמונה שמראה לכם
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
לפני הניסוי את הגודל בתוכו יכולנו
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
לתחום את המסה של מרכז הגלקסיה.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
מה שידענו קודם לכן הוא שהמסה שם היתה פי ארבעה מיליון
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
מהמסה של השמש בתוך המעגל ההוא.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
וכפי שאתם רואים, היו הרבה דברים אחרים בתוך המעגל הזה.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
אתם יכולים לראות הרבה כוכבים.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
מכאן שהיו בעצם הרבה חלופות
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
לרעיון שיש חור שחור על-מסיבי במרכז הגלקסיה,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
כיוון שניתן היה להכניס לשם הרבה דברים.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
אבל בעזרת ניסוי זה הגבלנו
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
את אותה המסה לנפח קטן בהרבה
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
קטן פי עשרת אלפים.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
וכתוצאה מכך, היינו יכולים להוכיח
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
שיש שם חור שחור על-מסיבי.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
כדי שתקבלו מושג עד כמה קטן הגודל הזה,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
זהו הגודל של מערכת השמש שלנו.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
אז אנחנו דוחסים את מסת השמש פי ארבעה מיליון
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
לנפח קטן זה.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
וכעת, לגבי אמת בפרסום...
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
אמרתי לכם שתפקידי הוא לצמצם את זה לרדיוס שוורצשילד.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
והאמת שהיא, שעוד לא ממש הגעתי לכך.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
למעשה אין לנו כיום אלטרנטיבה
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
שמסבירה את ריכוז המסה הזה.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
והאמת היא שזוהי ההוכחה הטובה ביותר שיש לנו כיום
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
לא רק לקיום חור שחור על-מסיבי
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
במרכז הגלקסיה שלנו, אלא בכל היקום שלנו.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
אז מה הלאה? האמת היא שאני חושבת
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
שזה בערך המיטב שנוכל להשיג עם הטכנולוגיה של היום,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
אז בואו נתקדם הלאה עם הבעיה.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
אז מה שאני רוצה להציג לכם, בקצרה,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
הן כמה דוגמאות
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
מהדברים המלהיבים שאנו יכולים לעשות כיום
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
במרכז הגלקסיה, עכשיו שאנו יודעים שיש שם,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
או לפחות מאמינים,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
שיש שם חור שחור על-מסיבי.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
והשלב הכייפי בניסוי זה
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
הוא, שכאשר בדקנו כמה מהרעיונות שלנו
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
על ההשלכות של הימצאות חור שחור על-מסיבי
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
במרכז הגלקסיה שלנו,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
כמעט כל אחת מהן
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
אינה מתיישבת עם מה שאנחנו באמת רואים.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
וזה הכייף שבעניין.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
הרשו לי להציג בפניכם שתי דוגמאות.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
אתם יכולים לשאול, "מה היית מצפה
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
מהכוכבים הבוגרים, כוכבים שהיו בקרבת מרכז הגלקסיה
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
במשך זמן רב, היה להם שפע זמן לאינטראקציה עם החור השחור."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
מה שצפוי הוא שהכוכבים הבוגרים
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
יהיו מרוכזים מסביב לחור השחור.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
הייתם צריכים לראות המון כוכבים בוגרים ליד החור השחור.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
באותו אופן, עבור כוכבים צעירים, או בניגוד לכך, הכוכבים הצעירים,
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
הם פשוט לא אמורים להיות שם.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
חור שחור אינו מהווה סביבה נעימה "לפעוטון כוכבי".
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
על-מנת שכוכב יווצר, כדור גדול של גז ואבק צריך לקרוס.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
וזוהי יישות שברירית מאוד.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
ומה החור השחור הגדול עושה?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
הוא קורע את ענן הגז לחתיכות.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
הוא מושך בצד אחד הרבה יותר חזק מאשר בצד השני
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
והענן נקרע לגזרים.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
למעשה, צפינו שהיווצרות של כוכבים אינה יכולה להמשך בסביבה שכזו.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
מכאן, שאנחנו לא אמורים לראות כוכבים צעירים.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
אם כן, מה אנו כן רואים?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
בעזרת תצפיות אחרות מאלו שהראיתי לכם היום,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
אנחנו יכולים להבין מי מהם בוגרים ומי מהם צעירים.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
הבוגרים הם אדומים.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
הצעירים הם כחולים. ולגבי הצהובים, אנחנו עדיין לא יודעים.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
אתם כבר יכולים לראות את ההפתעה.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
יש חוסר בכוכבים בוגרים.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
יש שפע של כוכבים צעירים, ההפך המוחלט ממה ששיערנו.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
וזהו החלק הכייפי.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
ולמעשה, כיום, זה מה שאנחנו מנסים להבין,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
התעלומה של איך --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
איך פותרים את הסתירה הזו
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
למעשה, התלמידים שלי
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
נמצאים ברגעים אלו ממש ליד הטלסקופ,
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
בהוואי, מבצעים תצפיות שיביאו אותנו
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
בתקווה לשלב הבא,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
שבו נוכל לענות על השאלה
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
מדוע ישנם כל-כך הרבה כוכבים צעירים,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
וכה מעט בוגרים.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
כדי להתקדם הלאה עלינו להתבונן במסלוליהם
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
של כוכבים הרבה יותר רחוקים.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
כדי לעשות זאת כנראה שנצטרך
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
טכנולוגיות מתקדמות הרבה יותר ממה שיש בידינו כיום.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
כי, למען האמת, כשאמרתי שאנחנו מפצים
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
על עיוותי האטמוספירה של כדור-הארץ, אנחנו למעשה
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
מתקנים רק חצי מהשגיאות שמתווספות.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
אחנו עושים זאת על-ידי שיגור קרן לייזר אל האטמוספירה,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
ואנחנו חושבים שאם נוכל
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
להקרין עוד כמה אז נוכל לתקן את השאר.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
אז זה מה שאנחנו מקווים לעשות במהלך השנים הבאות.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
ובראייה לטווח ארוך בהרבה
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
אנחנו מקווים לבנות טלסקופים אף גדולים יותר,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
כיוון שתזכרו, גדול יותר הוא טוב יותר באסטרונומיה.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
אז אנחנו רוצים לבנות טלסקופ בקוטר 30 מטרים.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
ועם טלסקופ כזה אנחנו אמורים לראות
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
כוכבים קרובים עוד יותר למרכז הגלקסיה.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
ואנחנו מקווים שנוכל לבדוק כמה
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
מהתיאוריות הנוגעות לתורת היחסות הכללית של איינשטיין,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
רעיונות בקוסמולוגיה העוסקים באופן היווצרות גלקסיות.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
אנחנו חושבים שהעתיד של ניסוי זה
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
הוא מלהיב למדי.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
לסיכום, אני עומדת להציג בפניכם אנימציה
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
שמראה כיצד מסלולים אלו
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
נעים בשלושה מימדים.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
ואני מקווה, שלפחות
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
שיכנעתי אתכם שראשית, אכן יש לנו
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
חור שחור על-מסיבי במרכז הגלקסיה.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
ושהמשמעות היא שדברים אלו אכן קיימים ביקום שלנו,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
ושעלינו להתמודד עם כך, עלינו להסביר
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
כיצד יכולים להיות אובייקטים כאלו בעולמנו הפיסי.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
שנית, עלה בידינו לבחון אינטראקציה זו
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
בין גופים שחורים על-מסיביים,
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
ולהבין, אולי, את התפקיד שהם ממלאים
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
בעיצובן של הגלקסיות ואופן פעולתן.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
ודבר אחרון, אך חשוב לא פחות,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
דבר מזה לא היה קורה
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
ללא ההתקדמות העצומה
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
שהושגה בחזית הטכנולוגית.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
ואנחנו חושבים שזהו תחום שמתקדם בקצב מהיר ביותר,
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
וצופן בחובו דברים רבים לעתיד.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
תודה רבה לכם.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(מחיאות כפיים)
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