TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: De jacht op een superzwaar zwart gat
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
Met nieuwe gegevens van de Keck telescoop laat Andrea Ghez zien hoe de allermodernste optische technieken astronomen helpen om de meest mysterieuze objecten in ons universum te doorgronden: zwarte gaten. Aan de hand van bewijsmateriaal laat ze zien dat een superzwaar zwart gat wellicht op de loer ligt in het centrum van de Melkweg.
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
Hoe observeer je iets wat je niet kunt zien?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Dat is de basisvraag voor iemand die interesse heeft
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
in het vinden en bestuderen van zwarte gaten.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Want zwarte gaten zijn objecten
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
waarvan de zwaartekracht zo groot is
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
dat niets eruit kan ontsnappen, zelfs licht niet,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
en dus kun je het niet zomaar zien.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Dus mijn verhaal van vandaag over zwarte gaten
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
gaat over één zwart gat in het bijzonder.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Ik wil graag onderzoeken of er wel of niet
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
een zeer zwaar, wat we ook wel noemen
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
een 'superzwaar' zwart gat in het centrum van ons sterrenstelsel zit.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
En waarom dat interessant is, is omdat
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
het ons een mogelijkheid geeft om te bewijzen
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
of deze exotische objecten echt bestaan, of niet.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
Ten tweede geeft het ons de gelegenheid
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
om te begrijpen hoe deze superzware zwarte gaten
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
in interactie met hun omgeving zijn,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
en om inzicht te krijgen in hoe ze het ontstaan en de ontwikkeling vormgeven
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
van de sterrenstelsels waar ze zich in bevinden.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Dus, om te beginnen
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
moeten we begrijpen wat een zwart gat is
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
zodat we het bewijs voor een zwart gat kunnen begrijpen.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Daarom: wat is een zwart gat?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Vanuit diverse oogpunten bezien is een zwart gat een ongelooflijk simpel object,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
omdat er maar drie eigenschappen zijn die je kunt beschrijven:
01:25
the mass,
26
70000
2000
de massa,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
de draaiïng en de lading.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Ik zal het alleen maar over de massa hebben.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
In die zin is het een heel eenvoudig object.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Maar het is ook een ongelooflijk gecompliceerd object
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
waarbij we nogal exotische fysica bij nodig hebben om te beschrijven
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
die op een bepaalde manier de ineenstorting vertegenwoordigt van
01:43
of the universe.
33
88000
2000
ons fysieke begrip van het universum.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Maar vandaag wil ik dat jullie een zwart gat op een manier begrijpen,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
want het bewijs van een zwart gat
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
is door het je voor te stellen als een object
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
waarvan de massa zit opgesloten in nul volume.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Dus ondanks het feit dat ik jullie vertel over
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
een object dat superzwaar is,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
en ik zal zo vertellen wat dat werkelijk betekent,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
het heeft geen bepaalde grootte.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Dit is dus een beetje lastig.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Maar gelukkig is er een bepaalde grootte die je wel kunt zien,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
en die kennen we als de Schwarzschildradius.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
En die is vernoemd naar de man die inzag
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
waarom dat zo'n belangrijke radius was.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Het is een virtuele radius, geen echte; een zwart gat heeft geen afmeting.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Waarom is het dan zo belangrijk?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Het is belangrijk omdat het ons zegt
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
dat elk object een zwart gat kan worden.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Dus jij, je buurman, je mobieltje,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
de zaal kan een zwart gat worden
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
als je uitzoekt hoe je het kunt samendrukken
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
tot de grootte van zijn Schwarzschildradius.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
Wat gebeurt er als dat punt is bereikt?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
Op dat moment wint de zwaartekracht.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
Zwaartekracht overwint alle andere bekende krachten.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
En het object wordt gedwongen verder ineen te storten
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
tot een oneindig klein object.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
En dan is het een zwart gat.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Als ik dus de aarde zou samendrukken tot de grootte van een suikerklontje,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
dan zou het een zwart gat worden,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
omdat de grootte van een suikerklontje zijn Schwarzschildradius is.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Het is dus de kunst om uit te vinden wat de Schwarzschildradius is.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
En het blijkt dat dat vrij simpel uit te vinden is.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Het hangt alleen maar af van de massa van het object.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Grotere objecten hebben een grotere Schwarzschildradius.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
Kleinere objecten hebben een kleinere Schwarzschildradius.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Als ik de zon zou nemen
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
en die zou samendrukken tot de grootte van de universiteit van Oxford,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
dan zou het een zwart gat worden.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
We weten dus nu wat een Schwarzschildradius is.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Het is eigenlijk een erg nuttig concept,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
want het vertelt ons niet alleen
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
wanneer zich een zwart gat zal vormen,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
maar het levert ook de sleutel tot het bewijs van een zwart gat.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Ik heb maar twee dingen nodig.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Ik moet de massa van het object weten
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
waarvan ik stel dat het een zwart gat is,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
en wat zijn Schwarzschildradius is.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
En omdat de massa bepaalt wat de Schwarzschildradius is,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
is er maar één ding wat ik echt hoef te weten.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
De manier om jullie dus te overtuigen
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
dat er een zwart is,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
is door te laten zien dat er een object is
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
dat zit opgesloten binnen zijn Schwarzschildradius.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
En het is vandaag jullie taak om sceptisch te zijn.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Goed, ik ga het niet hebben over een gewoon zwart gat;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
ik ga het hebben over superzware zwarte gaten.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Ik wilde dus kort ingaan op wat een gewoon zwart gat is,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
alsof er zoiets bestaat als een gewoon zwart gat.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Een gewoon zwart gat wordt gezien als het eindstadium
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
van het leven van een enorm zware ster.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Als een ster zijn leven dus begint
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
met veel meer massa dan de massa van de zon,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
dan beëindigt die zijn leven door te exploderen,
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
en laat dan die prachtige supernova-resten achter zoals we die hier zien.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
En in die supernova-resten
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
bevindt zich dan een klein zwart gat
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
met een massa van ongeveer drie keer die van de zon.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
Op astronomische schaal
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
is dat een heel klein zwart gat.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Waar ik het dus over wil hebben zijn de superzware zwarte gaten.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
De superzware zwarte gaten vermoedt men aanwezig in het centrum van sterrenstelsels.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
En deze prachtige foto die werd genomen door de Hubble ruimtetelescoop
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
laat jullie zien dat sterrenstelsels in soorten en maten voorkomen.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Er zijn grote. Er zijn kleine.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Bijna elk object in deze foto is een sterrenstelsel.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Er is een hele mooie spiraal in de linker bovenhoek.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
En er zijn honderd miljard sterren in dat stelsel,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
om het even in perspectief te plaatsen.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
En al het licht dat we zien van een doorsnee sterrenstelsel,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
zoals de sterrenstelsels die we hier zien,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
is afkomstig van het licht van de sterren.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
We zien sterrenstelsels dus vanwege het licht van de sterren.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Goed, er zijn een paar nogal exotische sterrenstelsels.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Die noem ik de prima donna van de sterrenstelsels,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
omdat ze een beetje de blits maken.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
We noemen ze actieve sterrenstelsels.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
We noemen ze zo omdat hun centra
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
zeer actief zijn.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Hier uit het midden is de plek waar
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
het meeste sterrenlicht vandaan komt.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
Maar wat we feitelijk zien is licht
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
wat niet verklaard kan worden door sterrenlicht.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Het is veel energetischer.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Het is zelfs zoals de voorbeelden die we hier zien.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Er zijn ook stralen die vanuit het centrum komen.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Opnieuw een energiebron die zeer lastig te verklaren is
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
als je je sterrenstelsels voorstelt alsof ze slechts uit sterren zijn samengesteld.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Wat mensen dus dachten, was dat er misschien
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
superzware zwarte gaten zijn
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
waar materie in valt.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Je kunt het zwarte gat zelf niet zien,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
maar je kunt de zwaartekrachtenergie van het zwarte gat omzetten
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
in het licht dat we zien.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Er is dus de gedachte dat superzware zwarte gaten misschien
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
bestaan in het centrum van sterrenstelsels.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Maar dat is een wat indirecte redenering.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Desondanks gaf dat aanleiding tot het besef
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
dat het misschien niet alleen deze prima donna's zijn
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
die superzware zwarte gaten bezitten,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
maar veeleer dat alle sterrenstelsels dit soort
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
superzware zwarte gaten in hun centrum hebben.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
En als dat zo is -- En dit is een voorbeeld van een normaal sterrenstelsel;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
wat we zien is het sterrenlicht.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
En als er een superzwaar zwart gat is,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
dan moeten we aannemen dat het een zwart gat op dieet is.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Want op die manier onderdruk je de energetische fenomenen die we zien
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
in actieve sterrenstelsels.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Als we op zoek gaan naar deze verholen zwarte gaten
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
in het centrum van sterrenstelsels,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
dan is de beste plek om te zoeken onze eigen Melkweg.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Dit is een groothoekopname,
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
genomen van het centrum van de Melkweg.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
En wat we zien is een rij sterren.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Dat komt omdat we in een sterrenstelsel leven
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
dat een afgeplatte, schijfvormige structuur heeft.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
En we zitten er midden in, dus als we naar het centrum kijken
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
dan zien we een plat vlak dat het vlak van het sterrenstelsel beschrijft,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
of een lijn die het platte vlak van de Melkweg beschrijft.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Het voordeel van het bestuderen van ons eigen sterrenstelsel
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
is dat het gewoon het dichtstbijzijnde voorbeeld is van
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
een centrum van een sterrenstelsel, want het daaropvolgende sterrenstelsel
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
is 100 keer verder weg.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
We kunnen daarom veel meer details zien in onze eigen Melkweg
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
dan waar dan ook.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
En zoals jullie zometeen zien, het vermogen om details waar te nemen
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
staat centraal bij dit experiment.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Hoe bewijzen astronomen dan dat er veel massa is
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
binnen in een klein volume?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Ik heb de taak dat vandaag aan jullie te laten zien.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
Hoe we dat doen: we observeren de manier waarop
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
sterren rondom het zwarte gat draaien.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Sterren draaien om een zwart gat
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
op dezelfde manier als planeten om de zon draaien.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Het is de aantrekking van de zwaartekracht
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
die deze dingen in een baan houden.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Als er geen zware objecten waren dan zouden deze dingen wegvliegen,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
of tenminste veel langzamer bewegen
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
want het enige wat bepaalt hoe ze rondjes draaien
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
is hoeveel massa zich binnen in zijn baan bevindt.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Dat is dus mooi, want het was mijn taak te laten zien
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
dat er veel massa in een klein volume huist.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Als ik dus weet hoe snel hij omloopt, dan weet ik de massa.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
En als ik de afmeting van de baan weet, dan weet ik de straal.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Ik wil daarom de sterren zien
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
die zo dicht mogelijk tegen het centrum van het sterrenstelsel aan zitten.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Want ik wil aantonen dat er zich massa in een zo klein mogelijk gebied bevindt.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Dat betekent dus dat ik veel details wil zien.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
En dat is de reden dat we voor dit experiment
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
's werelds grootste telescoop hebben gebruikt.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Dit is het Keck observatorium. Er zijn twee telescopen
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
met een spiegel van 10 meter, wat ongeveer
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
de diameter van een tennisbaan is.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Welnu, dat is geweldig
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
want de verkiezingsbelofte
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
van grote telescopen is: hoe groter de telescoop
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
des te kleiner de details die we kunnen zien.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Maar het blijkt dat deze telescopen, of welke andere telescoop op aarde dan ook,
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
wat problemen had om zijn verkiezingsbelofte na te komen.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
En dat komt door de atmosfeer.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Atmosfeer is prima voor ons; het zorgt ervoor
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
dat we hier op aarde kunnen overleven.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Maar het is nogal uitdagend voor astronomen
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
die door de atmosfeer heen willen kijken naar astronomische bronnen.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Om je een beeld te geven van hoe het is,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
het is alsof je naar een steentje kijkt
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
op de bodem van een beekje.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Als je kijkt naar het steentje op de bodem van het beekje,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
het beekje is voortdurend in beweging en turbulent,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
en dat maakt het erg moeilijk het steentje op de bodem te zien.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Het is net zo moeilijk, op precies dezelfde manier,
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
om astronomische bronnen te zien, vanwege de
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
atmosfeer die er voortdurend langs beweegt.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Ik heb daarom veel van mijn tijd gestoken in manieren
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
om te corrigeren voor de atmosfeer, om ons een helderder beeld te geven.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
En dat geeft ons ongeveer een factor 20 extra.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Ik denk dat jullie het ermee eens zijn dat als je
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
uit kunt vinden hoe je je leven met een factor 20 kunt verbeteren,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
dan heb je je levensstijl waarschijnlijk een stuk verbeterd,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
bijvoorbeeld je salaris, dat zou je merken, of je kinderen, dat zou je merken.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Deze animatie hier laat een voorbeeld zien van
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
de technieken die we gebruiken, genaamd 'adaptive optics'.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Je ziet hier een animatie die beelden toont tussen
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
een voorbeeld van wat je ziet als je deze techniek niet gebruikt,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
met andere woorden: gewoon een foto van de sterren.
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
En het kader is gecentreerd op het centrum van de melkweg
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
waar we denken dat het zwart gat is.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Zonder deze techniek kun je dus geen sterren zien.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Met deze techniek kun je het opeens zien.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
De technologie werkt door een spiegel in te brengen
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
in het optisch systeem van de telescoop
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
die continu verandert om de invloed van de atmosfeer tegen te gaan.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Het lijkt dus op een hele modieuze bril voor je telescoop.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Goed, in de volgende dia's richt ik me alleen even op
10:24
that little square there.
237
609000
2000
dat kleine vierkantje daar.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
We kijken dus alleen naar de sterren in dat vierkantje,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
ook al hebben we naar alle sterren gekeken.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Ik wil dat jullie zien hoe deze zich hebben verplaatst.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
En gedurende het experiment hebben deze sterren
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
zich over een enorme afstand verplaatst.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
We hebben dit experiment 15 jaar lang gedaan,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
en we zien de sterren helemaal rond gaan.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
De meeste astronomen hebben een favoriete ster,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
en de mijne is vandaag die ster daar, SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Zeer zeker mijn favoriete ster.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
Dat komt omdat 'ie rondgaat in slechts 15 jaar.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
En om je een indruk te geven van hoe kort dat is,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
de zon doet er 200 miljoen jaar over om rond het centrum van de Melkweg te draaien.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Sterren die we al kenden, die het dichtst bij het centrum van de Melkweg lagen,
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
doen er 500 jaar over.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
En deze, deze doet een mensenleven over een rondgang.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Dat is ergens wel diepzinnig.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Maar het is de sleutel tot dit experiment. De baan vertelt me
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
hoeveel massa er is binnen een zeer kleine straal.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Goed, de volgende foto laat zien wat vóór dit
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
experiment de grootte was waarbinnen we de massa
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
van het centrum van de Melkweg konden beperken.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Wat we eerst wisten was dat er vier miljoen
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
keer de massa van de zon in die cirkel was.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
En zoals je ziet, er is veel ander spul binnen die cirkel.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Je kunt veel sterren zien.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Er waren dus een boel alternatieven
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
voor het idee dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg was,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
omdat je er een hoop spul in kon doen.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Maar met dit experiment hebben we dezelfde
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
massa beperkt tot een veel kleiner volume
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
dat tienduizend keer kleiner is.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
En daardoor konden we laten zien
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
dat er een superzwaar zwart gat is.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Om je een idee te geven over hoe klein dat is,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
dat is de grootte van ons zonnestelsel.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
We proppen dus vier miljoen keer de massa van de zon
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
in dat kleine volume.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Goed, we moeten de waarheid spreken. Nietwaar?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Ik zei dat het mijn taak was tot aan de Schwarzschildradius te komen.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
En de waarheid is, ik ben er nog niet.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Maar eigenlijk hebben we nu geen alternatief
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
om deze samenbundeling van massa te verklaren.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
En in feite is het het beste bewijs wat we tot nu toe hebben
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
voor niet alleen het bestaan van een superzwaar zwart gat
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
in het centrum van onze Melkweg, maar voor elke in het universum.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Wat gaat er nu gebeuren? Ik denk eigenlijk
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
dat het niet beter wordt dan dit met de huidige technologie,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
dus laten we opschieten met het probleem.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Dus wat ik jullie kort wil vertellen,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
zijn een paar voorbeelden
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
van de opwinding over wat we nu kunnen doen
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
in het centrum van de Melkweg, nu we weten dat daar,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
of althans het idee hebben,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
dat daar een superzwaar zwart gat is.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
En het leuke deel van dit experiment
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
is, dat terwijl we onze ideeën hebben getest
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
over de gevolgen van een superzwaar zwart gat
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
in het centrum van onze Melkweg,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
dat ze stuk voor stuk
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
niet consistent zijn met wat we feitelijk zien.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
En dat is het leuke.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Ik zal dan de twee voorbeelden laten zien.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Je kunt je afvragen: "Wat verwacht je
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
van de oude sterren, sterren die al een hele lange tijd bij het centrum
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
van de Melkweg zijn, die hebben meer dan genoeg tijd gehad om te reageren op het zwarte gat."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Wat je daar verwacht is dat oude sterren
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
sterk in een kluitje rond het zwarte gat zitten.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Je moet veel oude sterren naast dat zwarte gat kunnen zien.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Op dezelfde manier, of in tegenstelling daarmee zouden de jonge sterren
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
die zouden daar niet moeten zijn.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Een zwart gat is geen goede buurman van een moleculaire wolk.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Om een ster te formeren heb je een grote bal gas en stof nodig die ineen stort.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
En het is een erg kwetsbare entiteit.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
En wat doet het grote zwarte gat?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Hij rukt die gaswolk uit elkaar.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Hij trekt aan een kant veel sterker dan aan de andere
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
en de wolk scheurt uit elkaar.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
We verwachten zelfs dat ster-formatie niet plaatsvindt in die omgeving.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Je zult dus geen jonge sterren zien.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
Wat zien we dan wel?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Met behulp van observaties die ik vandaag niet heb laten zien,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
kunnen we daadwerkelijk uitvogelen welke oud en welke jong zijn.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
De oude zijn rood.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
De jonge zijn blauw. En de gele, dat weten we nog niet.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Je begrijpt de verbazing al.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Er is een gebrek aan oude sterren.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Er is een overvloed aan jonge sterren, dat is dus exact tegengesteld aan de voorspelling.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Dit is dus het leuke deel.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
En dit is feitelijk wat we tegenwoordig proberen uit te zoeken,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
dat mysterie van hoe je --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
hoe los je die tegenstelling op.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Mijn laatstejaars studenten
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
zijn precies op dit moment vandaag bij de telescoop
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
in Hawaii, ze doen observaties die ons
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
hopelijk naar het volgende stadium voeren,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
waar we de vraag het hoofd kunnen bieden
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
waarom er zoveel jonge sterren zijn,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
en zo weinig oude sterren.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Om vooruitgang te boeken moeten we echt kijken naar de banen
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
van sterren die veel verder weg liggen.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Om dat te kunnen hebben we waarschijnlijk veel meer
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
geavanceerde technologie nodig dan we nu hebben.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Omdat we in werkelijkheid, ook al zei ik dat we corrigeren
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
voor de aardse atmosfeer, we corrigeren eigenlijk
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
maar voor de helft van de fouten die er in zitten.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Dit doen we door een laser omhoog de atmosfeer in te schieten,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
en wat we denken te kunnen doen als we
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
een aantal meer schijnen, is dat we de rest kunnen corrigeren.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Dat hopen we dus te doen in de komende paar jaar.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
En veel verder kijkend in de toekomst
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
hopen we nog grotere telescopen te kunnen bouwen,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
want weet je nog? Groter is beter in de astronomie.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
We willen dus een 30-meter telescoop bouwen.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
Met deze telescoop zouden we sterren moeten kunnen zien
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
die nog veel dichter tegen het centrum van de Melkweg liggen.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
En hopelijk zijn we in staat een aantal van
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
Einstein's theorieën over algemene relativiteit te testen,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
een aantal cosmologische ideeën over hoe sterrenstelsels ontstaan.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Dus, wij geloven dat de toekomst van dit experiment
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
erg spannend is.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Om af te ronden laat ik jullie een animatie zien
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
dat in principe laat zien hoe
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
banen zich verplaatsen, in drie dimensies.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
En ik hoop dat het in ieder geval is gelukt
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
jullie te overtuigen dat we, in werkelijkheid,
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
een superzwaar zwart gat hebben in het centrum van de Melkweg.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
En dat betekent dat deze dingen bestaan in ons universum,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
en we moeten het bewijzen, we moet uitleggen
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
hoe deze objecten in onze fysieke wereld kunnen bestaan.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Ten tweede zijn we in staat geweest te kijken naar de interactie
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
van de interactie van superzware zwarte gaten
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
en misschien de rol te begrijpen die ze spelen
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
in het vormgeven van wat sterrenstelsels zijn en hoe ze werken.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
En 'last but not least',
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
hier zou niets van terecht zijn gekomen
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
zonder de komst van die enorme vooruitgang
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
die is geboekt op het gebied van de technologie.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
We denken dat dat een gebied is dat zich ongelooflijk snel ontwikkelt,
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
en veel in petto heeft voor de toekomst.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Dank u wel.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Applaus)
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