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TEDGlobal 2009

Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole

アンドレア・ゲッズ:超大質量ブラックホールを探す

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ケック望遠校の最新データを元に、アンドレア・ゲッズは、宇宙最大の謎であるブラックホールの理解を、最高水準の補償光学がいかに助けているかを示します。彼女は、天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールが存在する証拠について話します。

- Astronomer
Andrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space. Full bio

How do you observe something you can't see?
見えないものはどうやって観察できるでしょうか?
00:15
This is the basic question of somebody who's interested
ブラックホールを発見し、研究しようとする者にとって
00:18
in finding and studying black holes.
これは基本的な問いです
00:21
Because black holes are objects
なぜならブラックホールは
00:23
whose pull of gravity is so intense
その重力があまりに強力で
00:25
that nothing can escape it, not even light,
光でさえもそこから出てこられず
00:28
so you can't see it directly.
つまり直接、目に見えないからです
00:30
So, my story today about black holes
今日私がお話するのは
00:32
is about one particular black hole.
特別なブラックホールについてです
00:35
I'm interested in finding whether or not
私が興味を持っているのは
00:37
there is a really massive, what we like to call
銀河の中心に、非常に大きい
00:40
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
「超大質量」のブラックホールがあるかどうかです
00:43
And the reason this is interesting is that
なぜそれに興味があるかというと
00:46
it gives us an opportunity to prove
このような奇妙な物体が本当に
00:49
whether or not these exotic objects really exist.
存在するかどうかを証明できる機会があるのと、
00:52
And second, it gives us the opportunity
二つ目の理由は、それによって
00:56
to understand how these supermassive black holes
超大質量ブラックホールが、どうやって
00:58
interact with their environment,
周辺環境と相互作用するか、また
01:01
and to understand how they affect the formation and evolution
その周りにある銀河の形成と進化にどう影響するかを
01:03
of the galaxies which they reside in.
理解する機会があるからです
01:06
So, to begin with,
まずはじめに
01:09
we need to understand what a black hole is
ブラックホールの存在を信じられるよう
01:11
so we can understand the proof of a black hole.
ブラックホールについて理解しましょう
01:14
So, what is a black hole?
ブラックホールとは何か?
01:16
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
ある意味でそれは非常に単純な物体です
01:18
because there are only three characteristics that you can describe:
なぜなら物理特性が三つしかないからです
01:22
the mass,
質量と、
01:25
the spin, and the charge.
スピン(回転)と、電荷です
01:27
And I'm going to only talk about the mass.
今日は質量についてだけお話します
01:29
So, in that sense, it's a very simple object.
つまりある意味では非常に単純な物体ですが
01:31
But in another sense, it's an incredibly complicated object
別の意味では非常に複雑な物体で
01:34
that we need relatively exotic physics to describe,
奇妙な物理法則で記述しなくてはならず
01:36
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
また、それが我々の宇宙に関す物理学的解釈の
01:39
of the universe.
崩壊を意味するからです
01:43
But today, the way I want you to understand a black hole,
でも今日は ブラックホールを理解し
01:45
for the proof of a black hole,
それが実在することを理解していただくために
01:47
is to think of it as an object
その質量が体積ゼロの空間に
01:49
whose mass is confined to zero volume.
押し込められた物体を考えてみてください
01:51
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
つまり超大質量を持つ
01:54
an object that's supermassive,
物体なのに
01:56
and I'm going to get to what that really means in a moment,
有限の大きさを持たないような物体がとはどんなものかを
01:59
it has no finite size.
ご説明します
02:01
So, this is a little tricky.
ちょっとムズカシイわよね
02:04
But fortunately there is a finite size that you can see,
でも、理解可能な有限の大きさがあり
02:06
and that's known as the Schwarzschild radius.
それは「シュヴァルツシルト半径」として知られています
02:10
And that's named after the guy who recognized
その大きさがいかに重要かを発見した
02:13
why it was such an important radius.
人の名前にちなみます
02:15
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
これは仮想的な半径で、実在のものではありません ブラックホールには大きさがありませんから
02:17
So why is it so important?
なぜ重要なのか?
02:20
It's important because it tells us
なぜならそれは、どんな物体でも
02:22
that any object can become a black hole.
ブラックホールになり得ることを示すからです
02:24
That means you, your neighbor, your cellphone,
つまりあなたや、隣人や、あなたの携帯電話や、
02:28
the auditorium can become a black hole
このホールなども、それを
02:31
if you can figure out how to compress it down
シュヴァルツシルト半径以下に押し縮めれば
02:33
to the size of the Schwarzschild radius.
ブラックホールになるのです
02:36
At that point, what's going to happen?
そこまで行くとどうなるか?
02:38
At that point gravity wins.
そこで重力が打ち勝ちます
02:41
Gravity wins over all other known forces.
他のすべての力に重力が打ち勝ち
02:43
And the object is forced to continue to collapse
物体は収縮を続け
02:45
to an infinitely small object.
無限に小さい物体になるのです
02:48
And then it's a black hole.
それがブラックホールです
02:50
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
地球を角砂糖の大きさにまで押し縮めれば
02:52
it would become a black hole,
ブラックホールになります
02:57
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
この場合、角砂糖の大きさがシュヴァルツシルト半径だからです
02:59
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
ここでの鍵は、シュヴァルツシルト半径は幾つか、ということです
03:03
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
それを知るのはとても簡単だと分かりました
03:06
It depends only on the mass of the object.
それは物体の質量のみに依存します
03:10
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
大きい物体のシュヴァルツシルト半径は大きい
03:12
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
小さい物体では、小さい
03:14
So, if I were to take the sun
もし太陽を
03:17
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
オックスフォード大学の大きさに押し縮めれば
03:19
it would become a black hole.
ブラックホールになるでしょう
03:22
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
シュヴァルツシルト半径はわかりましたね
03:25
And it's actually quite a useful concept,
これはとても役に立つ概念で
03:28
because it tells us not only
ブラックホールがいつできるかを
03:30
when a black hole will form,
示すだけでなく
03:32
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
ブラックホールの証明の鍵となる要素も与えてくれます
03:34
I only need two things.
必要なのは二つだけ:
03:37
I need to understand the mass of the object
ブラックホールだと証明したい
03:39
I'm claiming is a black hole,
物体の質量と、
03:41
and what its Schwarzschild radius is.
そのシュヴァルツシルト半径です
03:43
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
そしてシュヴァルツシルト半径は質量で決まるので
03:45
there is actually only one thing I really need to know.
実際知る必要があるのは質量だけです
03:47
So, my job in convincing you
つまり皆さんに、ブラックホールが
03:49
that there is a black hole
実在すると納得させるために
03:51
is to show that there is some object
そのシュヴァルツシルト半径内に収まる
03:53
that's confined to within its Schwarzschild radius.
物体が存在することを示すのが私の役割で
03:55
And your job today is to be skeptical.
皆さんの役割は、疑い深くなることです
03:58
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
それで、私は普通のブラックホールについては話しません
04:01
I'm going to talk about supermassive black holes.
超大質量ブラックホールの話をします
04:05
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
そこでまず普通のブラックホールについて少し触れます
04:08
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
「普通の」ブラックホールがあるみたいにね
04:10
An ordinary black hole is thought to be the end state
普通のブラックホールは、超巨星の生涯の
04:13
of a really massive star's life.
終末と考えられています
04:16
So, if a star starts its life off
つまり、太陽より遥かに巨大な質量をもって生まれた
04:18
with much more mass than the mass of the Sun,
恒星は、その生涯を終える時
04:20
it's going to end its life by exploding
爆発を起こし、
04:22
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
ご覧のような美しい超新星爆発の残骸を残します
04:25
And inside that supernova remnant
そしてその超新星爆発の残骸の中に
04:28
is going to be a little black hole
小さなブラックホールができます
04:30
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
おおよそ太陽の質量の3倍くらいです
04:32
On an astronomical scale
天文学的規模で言えば
04:35
that's a very small black hole.
とても小さいブラックホールです
04:37
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
これからは超大質量ブラックホールについてお話します
04:39
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
超大質量ブラックホールは銀河の中心にあると考えられています
04:42
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
ハッブル宇宙望遠鏡が撮影したこの美しい写真で
04:46
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
銀河があらゆる形をとることがわかります
04:49
There are big ones. There are little ones.
大きいのもあるし、小さいのもあります
04:52
Almost every object in that picture there is a galaxy.
この写真に見えるほとんど全てが銀河です
04:54
And there is a very nice spiral up in the upper left.
その左上にとてもいい感じの渦巻状銀河があります
04:57
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
その銀河には1千億個の恒星があります
05:00
just to give you a sense of scale.
大きさの感覚がわかりますか
05:04
And all the light that we see from a typical galaxy,
そしてちょうどご覧のこの銀河のような
05:06
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
銀河からやってくる全ての光は
05:08
comes from the light from the stars.
恒星からやって来ます
05:10
So, we see the galaxy because of the star light.
つまり恒星の光があるから銀河が見えます
05:12
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
中には非常に変わった銀河があります
05:14
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
「目立ちたがり」なので、私はそれを銀河世界の
05:18
because they are kind of show offs.
プリマンドンナと呼びます
05:21
And we call them active galactic nuclei.
それは「活動銀河中心核」と呼ばれます
05:23
And we call them that because their nucleus,
なぜならその銀河中心核、あるいは
05:25
or their center, are very active.
中央部は非常に活動的だからです
05:27
So, at the center there, that's actually where
つまりあの中心部分から
05:30
most of the starlight comes out from.
ほとんどの星の光がやって来ます
05:32
And yet, what we actually see is light
しかも恒星の光だけでは
05:34
that can't be explained by the starlight.
説明できない光が見えているのです
05:36
It's way more energetic.
予想よりずっとエネルギーが高い
05:39
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
ちょうど私たちが見ているこういう銀河がです
05:41
There are also jets emanating out from the center.
また、中央部からジェットが吹き出しています
05:43
Again, a source of energy that's very difficult to explain
銀河が恒星だけで出来ていると考えると
05:46
if you just think that galaxies are composed of stars.
このエネルギー源も説明がつきません
05:50
So, what people have thought is that perhaps
そこで超大質量ブラックホールがあり
05:52
there are supermassive black holes
物質がそこに落ち込んでいるのだろうと
05:54
which matter is falling on to.
推定されています
05:57
So, you can't see the black hole itself,
つまりブラックホールを見ることはできないが
06:00
but you can convert the gravitational energy of the black hole
そこの重力エネルギーが光に変換されて
06:02
into the light we see.
見えているということです
06:05
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
それが超大質量ブラックホールが銀河中央にあるかもしれないという
06:07
exist at the center of galaxies.
考え方が成立する理由です
06:09
But it's a kind of indirect argument.
しかしそれは間接的な議論です
06:11
Nonetheless, it's given rise to the notion
にもかかわらず、そこから
06:13
that maybe it's not just these prima donnas
超大質量ブラックホールは
06:15
that have these supermassive black holes,
プリマドンナ銀河だけでなく
06:18
but rather all galaxies might harbor these
むしろ全ての銀河の中央に
06:20
supermassive black holes at their centers.
存在するのではないかと考えられています
06:23
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
もしそうなら―これは普通の銀河です
06:25
what we see is the star light.
見えているのは恒星の光です
06:28
And if there is a supermassive black hole,
もしここに超大質量ブラックホールがあるとするならば
06:30
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
それはダイエット中だ、ということになります
06:32
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
なぜならそれが、活動銀河中心核でみられるエネルギー現象を
06:35
in active galactic nuclei.
抑制しているからです
06:38
If we're going to look for these stealth black holes
もしこのような目に見えないブラックホールを
06:41
at the center of galaxies,
銀河中心に探すとしたら
06:44
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
一番適切なのは我々の銀河「天の川」でです
06:46
And this is a wide field picture
これは天の川銀河の中心部を
06:50
taken of the center of the Milky Way.
広角撮影した写真です
06:52
And what we see is a line of stars.
星の帯が見えています
06:55
And that is because we live in a galaxy which has
私たちが、平たく、円盤のような形の銀河に
06:58
a flattened, disk-like structure.
住んでいるからです
07:00
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
私たちはその中間地帯に住んでいて、そこから中心方向を見ると
07:02
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
銀河面を形成する面、あるいは
07:04
or line that defines the plane of the galaxy.
その線が見えるわけです
07:06
Now, the advantage of studying our own galaxy
自分たちの銀河を研究する利点は
07:10
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
単にそれが自分たちに一番近い
07:13
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
銀河中心だからです その次に近い銀河でも
07:16
is 100 times further away.
100倍遠くにありますから
07:18
So, we can see far more detail in our galaxy
他のどこよりも自分たちの銀河のほうが
07:21
than anyplace else.
細部を見られるのです
07:23
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
そしてこれからお見せしますが、どれくらい細部が見えるかが
07:25
is key to this experiment.
研究の鍵なのです
07:27
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
さて、天文学者はどうやって小さな空間に大質量があると
07:30
inside a small volume?
証明するのでしょうか?
07:33
Which is the job that I have to show you today.
それをこれからご覧に入れます
07:35
And the tool that we use is to watch the way
その方法は、恒星がブラックホールの周りを回るのを
07:38
stars orbit the black hole.
観察することです
07:40
Stars will orbit the black hole
恒星は、惑星が太陽の周りを回るのと同じように
07:43
in the very same way that planets orbit the sun.
ブラックホールの周りを回ります
07:45
It's the gravitational pull
重力による引力で
07:48
that makes these things orbit.
物体の周回軌道が決まります
07:50
If there were no massive objects these things would go flying off,
もしそこに大質量がないとすれば、星は飛び去ってしまうか、
07:52
or at least go at a much slower rate
もっとゆっくり周回するでしょう
07:55
because all that determines how they go around
なぜならどう周回するかを決めるのは
07:57
is how much mass is inside its orbit.
軌道内にある質量だからです
08:00
So, this is great, because remember my job is to show
ちょうどいいですよね なぜなら私の仕事は
08:02
there is a lot of mass inside a small volume.
小さな空間に大質量があると証明することですから
08:04
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
つまり星が周回する速度がわかれば、質量がわかります
08:06
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
そして軌道の大きさがわかれば半径がわかる
08:09
So, I want to see the stars
だから私は、銀河中心に
08:12
that are as close to the center of the galaxy as possible.
できる限り近い恒星を見たいのです
08:14
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
なるだけ小さい領域に、質量があることを示したいのですから
08:16
So, this means that I want to see a lot of detail.
つまり、なるべく詳細な姿を見たいということです
08:20
And that's the reason that for this experiment we've used
だからこの研究のために世界最大の望遠鏡を
08:23
the world's largest telescope.
使っています
08:25
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
これはケック天文台です 10メートルの主鏡の
08:27
with a mirror 10 meters, which is roughly
望遠鏡が二つあり、だいたいテニスコートくらいの
08:30
the diameter of a tennis court.
半径があります
08:32
Now, this is wonderful,
これは素晴らしいモノです
08:34
because the campaign promise
なぜなら、巨大望遠鏡の公約は
08:36
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
「大きければ大きいほど
08:38
the smaller the detail that we can see.
細部が見える」だからです
08:41
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
しかし、こういう地上にある全ての望遠鏡は
08:45
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
公約を果たすには少しばかり問題があります
08:48
And that is because of the atmosphere.
それは大気のせいです
08:52
Atmosphere is great for us; it allows us
大気のおかげで私たちが地球に生存でき
08:54
to survive here on Earth.
すばらしいものです
08:56
But it's relatively challenging for astronomers
しかし大気を通して天文光源をみる天文学者には
08:58
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
かなりの問題をもたらします
09:01
So, to give you a sense of what this is like,
ちょうど小川の水を通して
09:05
it's actually like looking at a pebble
底にある小石を
09:07
at the bottom of a stream.
見るようなものです
09:09
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
水底の小石を見ていると
09:11
the stream is continuously moving and turbulent,
水の流れがずっと乱れを起こし続けていて
09:13
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
流れの底にある小石を見るのはとても困難です
09:16
Very much in the same way, it's very difficult
同じような理屈で、絶え間なく動いている
09:20
to see astronomical sources, because of the
大気を通して天文光源を観測するのは
09:22
atmosphere that's continuously moving by.
非常に困難なのです
09:24
So, I've spent a lot of my career working on ways
そこで私はキャリアの多くの時間を
09:26
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
大気のゆらぎを補正し、明瞭な画像を得ることに費やしています
09:29
And that buys us about a factor of 20.
大体20倍ほど結果が向上します
09:32
And I think all of you can agree that if you can
もし生活を20倍改善できる方法がわかれば
09:35
figure out how to improve life by a factor of 20,
ライフスタイルも 全然ちがうものになりますよね
09:37
you've probably improved your lifestyle by a lot,
給料にしても そうでしょう
09:40
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
子供のことにしても そうでしょう
09:42
And this animation here shows you one example of
お見せしている動画が、私たちが使っている
09:47
the techniques that we use, called adaptive optics.
補償光学系とよばれる技術の例です
09:49
You're seeing an animation that goes between
ご覧の映像で
09:52
an example of what you would see if you don't use this technique --
その技術を使わなかった場合に見える映像、つまり
09:54
in other words, just a picture that shows the stars --
普通に見える星の映像が見えます
09:57
and the box is centered on the center of the galaxy,
囲みの部分は銀河の中心にセットされていて
10:00
where we think the black hole is.
そこにブラックホールがあるはずです
10:02
So, without this technology you can't see the stars.
補正なしには星が見えません
10:04
With this technology all of a sudden you can see it.
補償光学技術を使うと、とたんに星が見え始めます
10:07
This technology works by introducing a mirror
この技術で、望遠鏡の光学システムに
10:09
into the telescope optics system
大気のゆらぎに対抗して持続的に
10:11
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
変形する鏡を導入してあります
10:13
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
望遠鏡に、とっても素敵なメガネがついているわけね
10:18
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
ここから何枚かのスライドでは、あの小さな四角の部分に
10:22
that little square there.
注目します
10:24
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
他の部分も見えていますが 小さな四角の中にある星にだけ
10:26
although we've looked at all of them.
注目して見てみます
10:28
So, I want to see how these things have moved.
私は恒星がどう動いたかを知りたいのですが
10:30
And over the course of this experiment, these stars
この研究では、恒星が非常に大きく
10:32
have moved a tremendous amount.
動いています
10:34
So, we've been doing this experiment for 15 years,
この研究を15年間やっていますが
10:36
and we see the stars go all the way around.
恒星が周回運動しているのを観察してきました
10:38
Now, most astronomers have a favorite star,
大抵の天文学者にはお気に入りの恒星があり、
10:40
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
今日の私のお気に入りはこれです SO-2
10:43
Absolutely my favorite star in the world.
世界で一番好きな恒星です
10:47
And that's because it goes around in only 15 years.
たった15年で一周してくれたから
10:49
And to give you a sense of how short that is,
それがどれくらい短いかというと
10:52
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
太陽だと銀河中心を一周するには2億年かかります
10:54
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
これまで知られていた星で、銀河中心に一番近い星で
10:59
as possible, take 500 years.
500年かかります
11:02
And this one, this one goes around in a human lifetime.
この星は人の一生以内の時間で一周する
11:04
That's kind of profound, in a way.
これは有り難いことです
11:08
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
これがこの研究の鍵で、恒星の軌道から
11:10
how much mass is inside a very small radius.
この非常に小さい半径に、どれだけの質量があるかがわかります
11:12
So, next we see a picture here that shows you
次の図では、この研究以前に
11:16
before this experiment the size to which we could
銀河中心の質量を閉じ込めることができると考えていた
11:19
confine the mass of the center of the galaxy.
大きさを示しています
11:21
What we knew before is that there was four million
以前から、この円の中に太陽の400万倍の
11:24
times the mass of the sun inside that circle.
質量があることがわかっていました
11:26
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
ご覧のように、円の中には様々なものが存在しました
11:29
You can see a lot of stars.
恒星がたくさんあります
11:31
So, there was actually lots of alternatives
つまり、様々なものを大量に詰め込むことができるので
11:33
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
銀河中心に超大質量ブラックホールがあるという説意外にも
11:35
because you could put a lot of stuff in there.
多くの他の選択肢がありました
11:38
But with this experiment, we've confined
しかし我々の研究により
11:40
that same mass to a much smaller volume
同じ質量が、これまでの1千万分の1という
11:42
that's 10,000 times smaller.
遥かに小さい空間にあることがわかりました
11:45
And because of that, we've been able to show
だからそこに超大質量
11:49
that there is a supermassive black hole there.
ブラックホールが存在すると証明できたのです
11:51
To give you a sense of how small that size is,
どれくらい小さいかというと
11:53
that's the size of our solar system.
だいたい太陽系全体くらいの大きさです
11:55
So, we're cramming four million times the mass of the sun
つまり太陽の400万倍の質量が、太陽系と
11:57
into that small volume.
同じ大きさに詰まっているのです
12:01
Now, truth in advertising. Right?
つまり広告どおりよね でしょ?
12:03
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
私の仕事はそれをシュヴァルツシルト半径まで縮めることだと言いましたが
12:06
And the truth is, I'm not quite there.
実際はまだそこまではいっていません
12:09
But we actually have no alternative today
しかしこの質量の集中を
12:11
to explaining this concentration of mass.
説明する方法はこれ以外にないのです
12:13
And, in fact, it's the best evidence we have to date
そして、これは私たちの銀河中心に超大質量
12:16
for not only existence of a supermassive black hole
ブラックホールがあるという証拠であるだけでなく
12:19
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
全ての銀河にもあるという証拠でもあります
12:21
So, what next? I actually think
では次はどうなるか? 実際のところ
12:24
this is about as good as we're going to do with today's technology,
これが現在の技術でできる最大限だと思います
12:27
so let's move on with the problem.
そこで問題に取り組んでみましょう
12:29
So, what I want to tell you, very briefly,
つまり、今日ここで簡単にお話したのは
12:31
is a few examples
銀河中心に関して
12:33
of the excitement of what we can do today
現在 ご紹介できるもので もっともエキサイティングなことですが
12:35
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
つまり銀河中心には
12:37
or at least we believe,
超大質量ブラックホールがある、あるいは
12:39
that there is a supermassive black hole there.
そう信じているのです
12:41
And the fun phase of this experiment
この研究で面白いのは
12:43
is, while we've tested some of our ideas
もし銀河中心に超大質量ブラックホールが
12:45
about the consequences of a supermassive black hole
あった場合の結果に関する仮説を
12:48
being at the center of our galaxy,
いくつか検討した結果
12:50
almost every single one
それらのどれ一つとして
12:52
has been inconsistent with what we actually see.
実際に観察できるものと合致しないということです
12:54
And that's the fun.
面白いですよね
12:56
So, let me give you the two examples.
例を二つお示しします
12:58
You can ask, "What do you expect
質問:「銀河中心に
13:00
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
長期間存在する古い星は、ブラックホールとの
13:02
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
長期間の相互作用で、どうなっているだろうか?」
13:04
What you expect there is that old stars
予想するのは、古い恒星が
13:08
should be very clustered around the black hole.
ブラックホールの周りに集まっている状態でしょう
13:10
You should see a lot of old stars next to that black hole.
ブラックホールの近くに古い恒星がたくさんあるに違いない
13:12
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
同様に、あるいは対照的に、若い恒星は
13:16
they just should not be there.
そこには存在するはずがない
13:20
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
ブラックホールは、星の揺籃に関しては、親切な隣人ではありません
13:22
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
恒星ができるには、塊になるための非常に大きなガスと塵のボールが必要です
13:26
And it's a very fragile entity.
それは非常に壊れやすい
13:30
And what does the big black hole do?
ブラックホールは何をすると思います?
13:32
It strips that gas cloud apart.
ガスを奪い去ってしまいます
13:34
It pulls much stronger on one side than the other
一方の端を他方よりずっと強い力で引き寄せ
13:36
and the cloud is stripped apart.
雲がちぎれてしまいます
13:38
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
実は、星の誕生はこういう場所では起きないだろうと予測していました
13:40
So, you shouldn't see young stars.
若い恒星はそこにあるはずがない
13:43
So, what do we see?
実際はどうだったか?
13:45
Using observations that are not the ones I've shown you today,
今日はお見せしなかった観測結果によって
13:47
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
どの恒星が古く、どの恒星が若いかを知ることができます
13:49
The old ones are red.
赤いのが古い恒星で
13:52
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
青いのは若いやつです 黄色は、まだよくわかっていません
13:54
So, you can already see the surprise.
もう、びっくりな状態がわかりますよね
13:57
There is a dearth of old stars.
古い恒星はわずかしかなく
13:59
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
若い恒星がたくさんあります 予想と全く逆だったのです
14:01
So, this is the fun part.
面白いですよね
14:05
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
現在、このことを私たちは解明しようとしています
14:07
this mystery of how do you get --
この結果のミステリー
14:09
how do you resolve this contradiction.
この矛盾をどう解決するのか
14:11
So, in fact, my graduate students
実際、私の院生が
14:13
are, at this very moment, today, at the telescope,
今日この瞬間も、ハワイの
14:15
in Hawaii, making observations to get us
あの望遠鏡で観測していて
14:19
hopefully to the next stage,
次の段階の
14:22
where we can address this question
なぜ若い恒星が多く
14:24
of why are there so many young stars,
古い恒星は少ないのかを調べる
14:26
and so few old stars.
段階に行こうとしています
14:28
To make further progress we really need to look at the orbits
さらに進歩するには、もっとずっと遠い恒星の軌道を
14:30
of stars that are much further away.
調べる必要があります
14:32
To do that we'll probably need much more
そのためには、おそらく現在よりもっともっと
14:34
sophisticated technology than we have today.
高度な技術が必要です
14:36
Because, in truth, while I said we're correcting
なぜなら、実は、私は大気のゆらぎの補正を
14:38
for the Earth's atmosphere, we actually only
していますが、実際はエラーの
14:40
correct for half the errors that are introduced.
半分くらいしか補正できていないのです
14:42
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
このために大気へ向けてレーザーを投射していますが
14:44
and what we think we can do is if we
さらにレーザーを増やせば
14:47
shine a few more that we can correct the rest.
残りを補正できるでしょう
14:50
So this is what we hope to do in the next few years.
これから数年間の内に、それができれば良いと思います
14:52
And on a much longer time scale,
さらいもっと長いタイムスパンでは
14:54
what we hope to do is build even larger telescopes,
さらに大きな望遠鏡を建設したいのです
14:56
because, remember, bigger is better in astronomy.
なぜなら天文学では「大きいことはいいこと」なのです
14:59
So, we want to build a 30 meter telescope.
だから30メートルの望遠鏡を建設したい
15:02
And with this telescope we should be able to see
それを使えば、さらにもっと銀河中心に近い
15:04
stars that are even closer to the center of the galaxy.
恒星を観測することができるでしょう
15:06
And we hope to be able to test some of
そしてアインシュタインの
15:09
Einstein's theories of general relativity,
一般相対性理論の一部を検証し
15:11
some ideas in cosmology about how galaxies form.
銀河の形成に関する宇宙論を検証したいのです
15:14
So, we think the future of this experiment
この研究の未来は
15:17
is quite exciting.
とても刺激的です
15:19
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
まとめますが、ご覧に入れる動画は
15:22
that basically shows you how these
これらの軌道が三次元空間で
15:24
orbits have been moving, in three dimensions.
どう動いているかを示したものです
15:26
And I hope, if nothing else,
そして、他のことはともかく
15:29
I've convinced you that, one, we do in fact
ご理解いただきたいのは:(1)銀河中心に
15:31
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
超大質量ブラックホールが存在すること
15:33
And this means that these things do exist in our universe,
それは宇宙全体に存在し
15:36
and we have to contend with this, we have to explain
私たちはそれに取り組んで、それらが我々の物理学世界に
15:39
how you can get these objects in our physical world.
どう組み込めるかを説明しなくてはならないこと
15:41
Second, we've been able to look at that interaction
(2)超大質量ブラックホールが
15:44
of how supermassive black holes interact,
どう相互作用するかを観測し
15:47
and understand, maybe, the role in which they play
あるいは、銀河の形成に果たす役割と
15:50
in shaping what galaxies are, and how they work.
その方法を理解するかもしれないこと
15:54
And last but not least,
そして最後になりましたが
15:57
none of this would have happened
これらの結果のどれ一つとして
15:59
without the advent of the tremendous progress
技術の最前線で果たされた
16:01
that's been made on the technology front.
莫大な進歩なしには起こり得なかったこと
16:04
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
そしてその分野は非常に早く進歩していて
16:06
and holds a lot in store for the future.
もっと将来性があることです
16:10
Thanks very much.
どうもありがとうございました
16:13
(Applause)
(拍手)
16:15
Translated by Masahiro Kyushima
Reviewed by Kazuyuki Shimatani

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About the speaker:

Andrea Ghez - Astronomer
Andrea 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.

More profile about the speaker
Andrea Ghez | Speaker | TED.com