TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: Jakten på ett supermassivt svart hål
Filmed:
Readability: 3.4
866,701 views
Med hjälp av ny data från Keckteleskopen visar Andrea Ghez hur toppmodern adaptiv optik hjälper astronomer förstå vårt universums mest mystiska objekt: svarta hål. Hon presenterar bevis för att det kan dölja sig ett supermassivt svart hål i Vintergatans centrum.
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
Hur kan man observera något som man inte kan se?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Detta är den grundläggande frågan som någon som är intresserad
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
av att finna och studera svarta hål ställer.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Eftersom svarta hål är objekt
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
som har så intensiv gravitationskraft
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
att ingenting kan undkomma det, inte ens ljus,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
så man kan inte se dessa direkt.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Så min historia idag om svarta hål
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
är om ett visst specifikt svart hål.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Jag är intresserad av att ta reda på om
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
det verkligen finns ett riktigt massivt, vad vi gärna kallar ett
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
"supermassivt" svart hål, i mitten av vår galax.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
Och anledningen till att detta är intressant är att
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
det ger oss en möjlighet att bevisa
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
ifall dessa exotiska objekt verkligen existerar.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
Och dessutom ger det oss möjligheten att
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
förstå hur dessa supermassiva svarta hål
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
interagerar med sin omgivning,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
och att förstå hur de påverkar bildandet och utvecklingen
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
av de galaxer i vilka de existerar.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Så, till att börja med
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
behöver vi förstå vad ett svart hål är
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
så att vi kan förstå hur man bevisar ett svart hål.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
Så, vad är ett svart hål?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
På många sätt är ett svart hål ett oerhört simpelt objekt,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
eftersom det endast finns tre attribut som man kan beskriva det med:
01:25
the mass,
26
70000
2000
dess massa,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
dess spin, och dess laddning.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
Och jag ska enbart prata om dess massa.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Så, på så vis är det ett mycket simpelt objekt.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Men på ett annat sätt är det oerhört komplicerat objekt
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
för vilket vi behöver ganska exotisk fysik för att beskriva,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
och som på sätt och vis representerar en sönderdelning av vår fysikaliska förståelse
01:43
of the universe.
33
88000
2000
av universum.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Men för idag, sättet som jag vill att ni ska förstå ett svart hål,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
för att bevisa ett svart hål,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
är att tänka på det som ett objekt
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
vars massa är begränsad till noll volym.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Så, trots att jag ska tala för er om
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
ett objekt som är supermassivt,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
och jag kommer förklara vad detta innebär om en stund,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
har det ingen ändlig storlek.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Så det är lite krångligt.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Men lyckligtvis finns det en ändlig storlek som man kan se,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
och den är känt som Schwarzschild-radien.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Den är döpt efter mannen som upptäckte
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
varför detta var en så viktig radie.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Det är en virtuell radie, inte verklig; det svarta hålet har ingen storlek.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Så varför är det så viktigt?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
Det är viktigt för att det berättar för oss
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
att vilket objekt som helst kan bli ett svart hål.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Det betyder att du, din granne, din mobil,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
detta auditorium kan bli ett svart hål
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
om du kan lista ut hur du kan pressa ihop det
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
till dess Schwarzschild-radies storlek.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
Vad kommer hända då?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
Det är då som gravitationen vinner.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
Gravitation vinner över alla andra kända krafter.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
Och objektet är tvingat att fortsätta kollapsa
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
till ett oändligt litet objekt.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
Och då är det ett svart hål.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Så om jag skulle trycka ihop jorden till en sockerbits storlek,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
skulle det bli ett svart hål,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
därför att jordens Schwarzschild-radie är en sockerbits storlek.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Nyckeln här är att lista ut vad denna Schwarzschild-radie är.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
Och det visar sig vara ganska enkelt att lista ut.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Det beror enbart på objektets massa.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Större objekt har större Schwarzschild-radier.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
Mindre objekt har mindre Schwarzschild-radier.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Så om jag skulle ta solen
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
och pressa ihop den till universitetet i Oxfords storlek,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
skulle den bli ett svart hål.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Så nu vet vi vad en Schwarzschild-radie är.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Och det är ett ganska användbart koncept,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
för det säger oss inte bara
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
när ett svart hål kommer bildas,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
utan det ger oss också de viktigaste faktorerna för bevis för ett svart hål.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Jag behöver endast två saker.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Jag måste förstå massan av det objekt
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
jag påstår är ett svart hål,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
och vad dess Schwarzschild-radie är.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
Och eftersom massan bestämmer Schwarzschild-radien,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
behöver jag endast känna till en sak.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Så min uppgift att övertyga er om
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
att det finns ett svart hål,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
är att visa att det finns något objekt
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
som är begränsad inom sin Schwarzschild-radie.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
Och er uppgift idag är att vara skeptiska.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Ok, så jag kommer inte prata om något vanligt svart hål;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
jag ska prata om supermassiva svarta hål.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Jag ville säga några ord om vad ett vanligt svart hål är,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
som om det kan finnas nåt sånt som ett vanligt svart hål.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Ett vanligt svart hål tros vara sluttillståndet
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
i en riktigt massiv stjärnas livscykel.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Så om en stjärna börjar sin livscykel
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
med mycket mer massa än vår egen sol,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
kommer den avsluta sitt liv genom att explodera
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
och lämna bakom sig dessa vackra supernovakvarlevor som vi kan se här.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
Och i dessa supernovakvarlevor
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
kommer det finnas ett litet svart hål
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
som har en massa ungefär tre gånger så stor som solens.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
På en astronomisk skala
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
är det ett väldigt litet svart hål.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Vad jag vill prata om nu är de supermassiva svarta hålen.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
Och dessa supermassiva svarta hål tros befinna sig i galaxers centrum.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
Och detta vackra foto taget med Hubbleteleskopet
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
visar er att det finns galaxer i alla dess former.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Det finns stora galaxer. Det finns små galaxer.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Nästan varenda objekt i den där bilden är en galax.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Och det finns en väldigt fin spiral uppe till vänster.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
Och det finns hundra miljarder stjärnor i den galaxen,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
bara så att ni får en känsla för skalan.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Och allt ljus vi ser från en typisk galax,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
vilket är den sortens galaxer vi ser här,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
kommer från stjärnornas ljus.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Så vi ser galaxen tack vare dess stjärnljus.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Det finns ett fåtal relativt exotiska galaxer.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Jag brukar kalla dessa galaxvärldens primadonnor,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
eftersom de på sätt och vis är posörer.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Och vi kallar dessa aktiva galaxkärnor.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
Och vi kallar dem detta för att deras kärnor,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
eller deras centrum, är mycket aktiva.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Så, där i centrum är faktiskt
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
var det mesta av stjärnljuset kommer ifrån.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
Och trots det, det vi faktiskt ser är ljus
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
som inte kan förklaras av stjärnljuset.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Det har mycket mer energi än så.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Om några exempel är det som de vi ser här.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Det finns också jetstrålar som utgår från mitten.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Återigen, en energikälla som är väldigt svår att förklara
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
om man tror att galaxer endast består av stjärnor.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Så det folk har tänkt på är att det kanske
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
finns supermassiva svarta hål
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
som materia faller in i.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Så man kan inte så svarta hålet i sig,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
men man kan omvandla det svarta hålets gravitationsenergi
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
till ljus som vi kan se.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Så det finns en tanke att det kanske finns supermassiva svarta hål
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
i galaxernas centrum.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Men detta är ett sorts indirekt argument.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
I alla fall, det har inspirerat uppfattningen
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
att det kanske inte är bara dessa primadonnor
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
som har dessa supermassiva svarta hål,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
utan att alla galaxer kanske hyser dessa
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
supermassiva svarta hål i sina centrum.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
Och om detta är fallet -- Och det här är ett exempel på en vanlig galax;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
då är det vi ser stjärnljus.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
Och om det finns ett supermassivt svart hål,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
måste vi anta att detta är ett svart hål som bantar.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Eftersom det är så man kan stävja de energifenomen som vi ser
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
i aktiva galaxkärnor.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Om vi ska leta efter dessa dolda svarta hål
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
i galaxernas mittpunkt,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
är det bästa stället att leta på vår egen galax, Vintergatan.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Och detta är en vidvinkelbild
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
tagen av Vintergatans centrum.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
Och det vi ser är en linje av stjärnor.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Och detta för att vi lever i en galax som
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
har en tillplattad, diskliknande struktur.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Och vi lever mitt i denna, så när vi tittar in mot centret,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
ser vi detta plan som definierar galaxens plan,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
eller linjen som definierar galaxens plan.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Fördelen med att studera vår egen galax
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
är att det helt enkelt är det närmaste exemplet av en galax mittpunkt
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
som vi någonsin kommer att ha, eftersom den näst närmaste galaxen
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
är 100 gånger längre bort.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Så vi kan se mycket mer detaljerat i vår egen galax
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
än någon annanstans.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
Och som ni snart kommer se, möjligheten att se detaljerat
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
är centralt för detta experiment.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Så hur bevisar astronomer att det finns en stor mängd massa
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
i ett litet omfång?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Detta är uppgiften jag har att visa för er idag.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
Och verktyget vi använder för att observera detta är det sätt
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
stjärnor kretsar runt ett svart hål.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Stjärnor kommer kretsa runt det svarta hålet
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
på samma sätt som planeter kretsar runt solen.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
Det är gravitationskraften
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
som får dessa saker i omloppsbana.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Om det inte fanns några massiva objekt skulle dessa saker flyga iväg,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
eller i varje fall färdas mycket långsammare
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
eftersom det enda som bestämmer hur de åker runt
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
är hur mycket massa som finns inuti deras omloppsbana.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Så det här är fantastiskt, för kom ihåg att mitt jobb är att visa
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
att det finns en stor mängd massa inuti detta lilla omfång.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Så om jag vet hur snabbt denna åker runt, så vet jag massan.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
Och om jag vet skalan på omloppsbanan vet jag radien.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Så, jag vill se stjärnorna
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
som är så nära galaxens mittpunkt som möjligt.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Därför att jag vill visa att det finns en massa i ett så litet område som möjligt.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Så det innebär att jag vill se en massa detaljer.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
Och det är anledningen till att vi för detta experiment har använt
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
världens största teleskop.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Det här är Keckobservatoriet. Det består av två teleskop
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
som var och ett har en diameter på 10 meter, vilket är ungefär
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
en tennisbanas längd.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Detta är underbart
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
eftersom kampanjlöftet
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
hos stora teleskop är att ju större teleskopet är,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
desto mer detaljer kan vi se.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Men det visar sig att dessa teleskop, eller alla teleskop på marken
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
har haft det lite svårt att leva upp till sina löften.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
Och detta på grund av atmosfären.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Atmosfär är jättebra för oss; det tillåter oss
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
att överleva här på jorden.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Men det är ganska svårt för astronomer
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
som vill titta genom atmosfären på astronomiska källor.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
För att ge er en känsla av hur det är,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
är det lite som att titta på en sten
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
på botten av en ström.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
När man tittar på stenen på strömmens botten,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
där strömmen konstant rör sig och är turbulent,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
blir det mycket svårt att se stenen på strömmens botten.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Väldigt mycket på samma sätt som det är väldigt svårt
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
att se astronomiska källor, eftersom
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
atmosfären konstant åker förbi.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Jag har spenderat en stor del av min karriär för att hitta sätt
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
som kan korrigera för atmosfären, för att ge oss en bättre bild.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Och detta ger oss en förbättring på ungefär faktor 20.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Och jag tror att ni kan alla hålla med om att kan man
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
lista ut hur man kan förbättra livet med en faktor 20
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
så har man förbättrat sin livsstil en hel del,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
exempelvis sin lön, det skulle märkas, eller ens ungar, det skulle också märkas.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Och den här animation visar er ett exempel på
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
den teknik vi använder, som kallas anpassad optik.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Det ni ser är en animation som skiftar mellan
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
ett exempel på vad man ser om man inte använder denna teknik,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
med andra ord, bara en bild som visar stjärnorna,
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
och boxen är centrerad på galaxens centrum
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
där vi tror det svarta hålet finns.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Så utan denna teknologi kan man inte se stjärnorna.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Med denna teknologi så kan man helt plötsligt se dem.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Denna teknologi använder sig av en spegel
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
inne i teleskopets optiska system
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
som kontinuerligt ändrar sig för att motverka atmosfärens effekt.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Det är på sätt och vis som ett par väldigt fina glasögon för ditt teleskop.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
I de kommande bilderna ska jag enbart fokusera på
10:24
that little square there.
237
609000
2000
den lilla kvadraten där.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Så vi kommer enbart titta på stjärnorna inuti den lilla kvadraten,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
även om vi tittat på allihopa.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Jag vill se hur dessa har förflyttat sig.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
Och under experimentet har dessa stjärnor
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
flyttat sig oerhört mycket.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Vi har hållit på med detta experiment under 15 år,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
och vi ser stjärnorna gå hela vägen runt.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
De flesta astronomerna har en favoritstjärna,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
och just nu är min stjärnan som är markerad där uppe, SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Min absoluta favoritstjärna i hela världen.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
Och det är för att dess omloppstid endast är 15 år.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Och för att ge er en känsla av hur kort tid det är,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
tar det solen 200 miljoner år att rotera kring galaxens centrum.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
Stjärnor som vi kände till innan, som var så nära galaxens mittpunkt
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
som möjligt, tog det 500 år för.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
Och denna, den går runt under en mänsklig livstid.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Det är rätt så speciellt, på sätt och vis.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Men det är nyckeln ditt detta experiment. Omloppsbanan berättar för mig
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
hur mycket massa som finns inuti en väldigt liten radie.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Härnäst ser vi en bild som berättar för oss
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
storleken som vi innan experimentet kunde
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
innesluta massan i galaxens centrum.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
Det vi visste innan var att det var fyra miljoner
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
gånger solens massa inuti den cirkeln.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
Och som ni kan se fanns det mycket annat inuti den cirkeln.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Ni kan se en massa stjärnor.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Så det fanns många andra alternativ
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
till teorin om att det fanns ett supermassivt svart hål i galaxens centrum,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
eftersom man kunde lägga en massa andra saker däri.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Men med detta experiment har vi begränsat
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
samma massa till en mycket mindre volym
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
som är ungefär tiotusen gånger mindre.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
Och tack vare detta har vi kunnat visa
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
att det finns ett supermassivt svart hål där.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
För att ge er en känsla av hur liten storleken är,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
är det lika stort som vårt solsystem.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Så vi trycker ihop fyra miljoner gånger solens massa
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
in i den lilla volymen.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Nu, sanning i reklam. Eller hur?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Jag har berättat för er att mitt jobb är att få ner detta till Schwarzchild-radien.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
Och sanningen är, jag har inte nått dit än.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Men just nu har vi faktiskt inget annat alternativ
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
till att förklara denna koncentration av massa.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
Och, faktum är att det är det bästa bevis vi hittills har
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
inte enbart för existensen av ett supermassivt svart hål
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
i vår egen galax mittpunkt, men i vilken som helst i vårt universum.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Så vad är nästa steg? Jag tror faktiskt
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
att det är så långt vi kan komma med dagens teknologi,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
så låt oss gå vidare med problemet.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Så, det jag vill berätta för er, väldigt kort
12:33
is a few examples
288
738000
2000
är några exempel
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
på de spännande sakerna vi kan göra just nu
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
i galaxens centrum, nu när vi vet vad som finns där,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
eller åtminstone vad vi tror,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
att det finns ett supermassivt svart hål där.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
Och det roliga stadiet av detta experiment
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
är att när vi testar några av våra idéer
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
om konsekvenserna av ett supermassivt svart hål
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
i vår galax mittpunkt,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
har nästan varenda en
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
varit inkonsistent med det som vi faktiskt ser.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
Och det är det som är det roliga.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Låt mig ge er två exempel.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Ni kan fråga, "Vad förväntar ni er
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
av de gamla stjärnorna, stjärnor som har varit runt galaxens centrum
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
under en lång tid, de har haft gott om tid att interagera med det svarta hålet."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
Vad man förväntar sig är att gamla stjärnor
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
borde vara väldigt samlade kring det svarta hålet.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Man borde se en massa gamla stjärnor precis bredvid det svarta hålet.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Likaledes, för de unga stjärnorna, eller i motsats till, de unga stjärnorna
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
ska helt enkelt inte vara där.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Ett svart hål är ingen snäll granne för en galaktisk barnkammare.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
För att få en stjärna att formas, behöver man få ett stort moln av gas och damm att kollapsa.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
Och det är en väldigt ömtålig entitet.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
Och vad gör det svarta hålet?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Det sliter gasmolnet itu.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Det drar mycket starkare på ena sidan än den andra
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
och molnet slits itu.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Faktum är att vi förutsåg att denna stjärnformation inte skulle kunna existera i den miljön.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Så vi borde inte se några unga stjärnor.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
Så vad ser vi?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Genom observationer som inte är de jag visat er idag,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
kan vi faktiskt lista ut vilka stjärnor som är gamla och vilka som är unga.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
De gamla är röda.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
De unga är blå. Och de gula, vet vi inte ännu.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Så ni kan redan se överraskningen.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Det är en brist på gamla stjärnor.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Det finns ett överflöd av unga stjärnor, så det är den exakta motsatsen av förutsägelsen.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Så detta är den roliga biten.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
Och faktum är att det är detta vi försöker lista ut just nu,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
detta mysterium av hur man får --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
hur man löser denna motsägelse.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Så mina doktorander
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
är, just nu, idag, vid teleskopet,
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
i Hawaii, och gör observationer för att få oss
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
förhoppningsvis till nästa steg,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
där vi kan bemöta denna fråga
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
om varför det finns så många unga stjärnor,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
och så få gamla stjärnor.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
För att fortsätta vidare måste vi titta noggrannare på omloppsbanorna
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
hos stjärnor som är mycket längre bort.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
För att göra detta behöver vi troligen mycket mer
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
sofistikerad teknologi än den vi har idag.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Eftersom, ärligt talat, då jag sa att vi korrigerar
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
för jordens atmosfär, korrigerar vi faktiskt endast
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
för hälften av de fel som introduceras.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Vi gör detta genom att skjuta upp en laser in i atmosfären,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
och det vi tror vi kan göra är att om vi
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
skjuter upp några till så korrigerar vi resten.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
Så det är det vi hoppas kunna göra de kommande åren.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
Och på en mycket längre tidsskala,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
hoppas vi kunna bygga ännu större teleskop,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
eftersom, kom ihåg, större är bättre i astronomi.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Så vi vill bygga ett teleskop med 30 meters diameter.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
Och med detta teleskop borde vi kunna se
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
stjärnor som är ännu närmare galaxens centrum.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
Och vi hoppas kunna testa några av
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
Einsteins teorier om allmän relativitet,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
några idéer i kosmologi om hur galaxer bildas.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Så vi tror att framtiden för detta experiment
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
är rätt så spännande.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Så, avslutningsvis ska jag visa er en animation
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
som i princip visar er hur dessa
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
omloppsbanor rör sig, i tre dimensioner.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
Och jag hoppas, om inget annat,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
att jag övertygat er om att, ett, vi faktiskt
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
har ett supermassivt hål i galaxens centrum.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
Och det innebär att dessa saker existerar i universum,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
och vi måste argumentera för detta, vi måste förklara
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
hur man kan få dessa objekt i vår fysiska värld.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
För det andra, vi har lyckats observera den interaktion
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
om hur supermassiva svarta hål interagerar,
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
och förstå, kanske, den roll de spelar i
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
att forma vad galaxer är, och hur de fungerar.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
Och sist men inte minst,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
inget av detta hade skett
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
utan kommandet av de fantastiska framsteg
16:04
that's been made on the technology front.
375
949000
2000
som gjorts på den teknologiska framkanten.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Och vi tror att detta är ett fält som gör sig otroligt snabbt,
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
och har mycket potential för framtiden.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Tack så mycket.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Applåder)
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