Wie beobachtet man etwas, dass man nicht sehen kann? Das ist die grundlegende Frage von jemandem, der daran interessiert ist schwarze Löcher zu finden und zu studieren. Denn schwarze Löcher sind Objekte, deren Anziehungskraft so intensiv ist, dass nichts ihnen entkommen kann, nicht mal Licht, also kann man sie nicht unmittelbar sehen.
How do you observe something you can't see? This is the basic question of somebody who's interested in finding and studying black holes. Because black holes are objects whose pull of gravity is so intense that nothing can escape it, not even light, so you can't see it directly.
Nun, heute handelt meine Geschichte von schwarzen Löchern, von einem bestimmten schwarzen Loch. Es interessiert mich herauszufinden, ob es im Zentrum unserer Galaxie ein wirklich massereiches schwarzes Loch gibt, eines das wir "supermassiv" nennen, oder nicht? Das ist interessant, weil es uns Gelegenheit gibt, zu beweisen ob diese exotischen Objekte tatsächlich existieren oder nicht. Und außerdem haben wir so Gelegenheit zu verstehen, wie diese supermassiven schwarzen Löcher mit ihrem Umfeld interagieren und wie sie die Entstehung und Evolution der Galaxien beeinflussen, in denen sie sich befinden.
So, my story today about black holes is about one particular black hole. I'm interested in finding whether or not there is a really massive, what we like to call "supermassive" black hole at the center of our galaxy. And the reason this is interesting is that it gives us an opportunity to prove whether or not these exotic objects really exist. And second, it gives us the opportunity to understand how these supermassive black holes interact with their environment, and to understand how they affect the formation and evolution of the galaxies which they reside in.
Nun, zunächst müssen wir verstehen, was ein schwarzes Loch ist, damit wir den Beweis für ein schwarzes Loch verstehen könnnen Also, was ist ein schwarzes Loch? Nun, in vieler Hinsicht ist ein schwarzes Loch ein unglaublich einfaches Objekt, denn es gibt nur drei Eigenschaften, die man beschreiben kann: die Masse, den Spin, und die Ladung. Und ich werde nur über die Masse sprechen. In diesem Sinn also ist es ein sehr einfaches Objekt. Andererseits jedoch ist es ein unglaublich kompliziertes Objekt, für dessen Beschreibung wir ziemlich exotische Physik brauchen, und stellt so in gewissem Sinne unsere Aufschlüsselung des physikalischen Verständnisses vom Universum dar.
So, to begin with, we need to understand what a black hole is so we can understand the proof of a black hole. So, what is a black hole? Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object, because there are only three characteristics that you can describe: the mass, the spin, and the charge. And I'm going to only talk about the mass. So, in that sense, it's a very simple object. But in another sense, it's an incredibly complicated object that we need relatively exotic physics to describe, and in some sense represents the breakdown of our physical understanding of the universe.
Aber heute möchte ich, dass sie ein schwarzes Loch so verstehen, für den Beweis des schwarzen Lochs als würden sie sich ein Objekt vorstellen dessen Masse auf null Volumen konzentriert ist. Also trotz der Tatsache, dass ich zu Ihnen über ein Objekt sprechen werde, das supermassiv ist, und ich komme gleich dazu, was das wirklich bedeutet, hat es keine finite Größe. Es ist also ein wenig knifflig.
But today, the way I want you to understand a black hole, for the proof of a black hole, is to think of it as an object whose mass is confined to zero volume. So, despite the fact that I'm going to talk to you about an object that's supermassive, and I'm going to get to what that really means in a moment, it has no finite size. So, this is a little tricky.
Glücklicherweise gibt es eine finite Größe die man sehen kann, und die ist bekannt als der Schwarzschildradius. Der ist benannt nach dem Mann, der erkannte warum es solch ein bedeutender Radius ist. Dies ist ein virtueller Radius, nicht Realität; das schwarze Loch hat keine Größe. Warum ist er so wichtig? Er ist wichtig, weil er uns zeigt, dass jedes Objekt ein schwarzes Loch werden kann. Das bedeutet Sie, Ihr Nachbar, Ihr Handy, der Hörsaal kann ein schwarzes Loch werden, wenn man herausfindet wie er auf die Größe des Schwarzschildradius zusammengepresst werden kann.
But fortunately there is a finite size that you can see, and that's known as the Schwarzschild radius. And that's named after the guy who recognized why it was such an important radius. This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size. So why is it so important? It's important because it tells us that any object can become a black hole. That means you, your neighbor, your cellphone, the auditorium can become a black hole if you can figure out how to compress it down to the size of the Schwarzschild radius.
Was passiert an einem solchen Punkt? An diesem Punkt gewinnt die Anziehungskraft. Die Anziehungskraft obsiegt über alle bekannten Kräfte. Und das Objekt wird gezwungen weiter zu einem unendlich kleinen Objekt zu kollabieren. Und ist dann ein schwarzes Loch. Wenn ich also die Erde auf die Größe eines Zuckerwürfels zusammendrückte, würde sie zu einem schwarzen Loch werden, denn die Größe eines Zuckerwürfels ist ihr Schwarzschildradius.
At that point, what's going to happen? At that point gravity wins. Gravity wins over all other known forces. And the object is forced to continue to collapse to an infinitely small object. And then it's a black hole. So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube, it would become a black hole, because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
Es kommt also darauf an, diesen Schwarzschildradius zu ermitteln. Dabei stellt sich heraus, dass er tatsächlich ziemlich einfach zu finden ist. Er hängt nur von der Masse des Objekts ab. Größere Objekte haben größere Schwarzschildradien. Kleinere Objekte haben kleinere Schwarzschildradien. Wenn ich nun die Sonne nähme, und sie bis zur Größenordnung der Universität von Oxford komprimierte, dann würde sie ein schwarzes Loch werden.
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is. And it turns out that it's actually pretty simple to figure out. It depends only on the mass of the object. Bigger objects have bigger Schwarzschild radii. Smaller objects have smaller Schwarzschild radii. So, if I were to take the sun and compress it down to the scale of the University of Oxford, it would become a black hole.
Nun wissen wir also was ein Schwarzschildradius ist. Und es ist tatsächlich ein ziemlich nützliches Konzept, weil es uns nicht nur zeigt wann sich ein schwarzes Loch bildet, sondern uns auch die wichtigsten Teile für den Beweis eines schwarzen Lochs liefert. Ich brauche nur zwei Sachen. Ich muss die Masse eines Objektes kennen, von dem ich behaupte, dass es ein schwarzes Loch ist, und seinen Schwarzschildradius. Und da die Masse den Schwarzschildradius festlegt, brauche ich eigentlich nur eine Sache zu kennen.
So, now we know what a Schwarzschild radius is. And it's actually quite a useful concept, because it tells us not only when a black hole will form, but it also gives us the key elements for the proof of a black hole. I only need two things. I need to understand the mass of the object I'm claiming is a black hole, and what its Schwarzschild radius is. And since the mass determines the Schwarzschild radius, there is actually only one thing I really need to know.
Wenn ich Sie also davon überzeugen will, dass es ein schwarzes Loch gibt, muss ich zeigen, dass es ein Objekt gibt, dass von seinem Schwarzschildradius begrenzt wird. Und Ihre Aufgabe heute ist skekptisch zu sein. Gut, ich spreche also von keinem normalen schwarzen Loch; sondern von einem supermassiven schwarzen Loch.
So, my job in convincing you that there is a black hole is to show that there is some object that's confined to within its Schwarzschild radius. And your job today is to be skeptical. Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole; I'm going to talk about supermassive black holes.
Ich will noch ein paar Worte darüber sagen, was ein normales schwarzes Loch ist, in der Annahme, dass es so etwas wie ein normales schwarzes Loch geben könnte. Ein normales schwarzes Loch halten wir für den Endzustand im Lebenszyklus eines wirklich massereichen Sterns. Wenn also ein Stern sein Leben beginnt mit einer weit größeren Masse als der unserer Sonne, beendet er sein Leben explodierend und hinterlässt diese schönen Reste einer Supernova die wir hier sehen. Und im Inneren dieser Supernova-Überbleibsel wird ein kleines schwarzes Loch sein, dass etwa dreimal soviel Masse hat, wie die Sonne. In astronomischer Größenordnung ist das ein sehr kleines schwarzes Loch.
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is, as if there could be such a thing as an ordinary black hole. An ordinary black hole is thought to be the end state of a really massive star's life. So, if a star starts its life off with much more mass than the mass of the Sun, it's going to end its life by exploding and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here. And inside that supernova remnant is going to be a little black hole that has a mass roughly three times the mass of the Sun. On an astronomical scale that's a very small black hole.
Nun will ich aber über supermassive schwarze Löcher reden, und die supermassiven schwarzen Löcher vermuten wir im Zentrum von Galaxien. Und dieses schöne Bild hier, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop zeigt ihnen, dass es Galaxien in allen Formen und Größen gibt. Es gibt große, es gibt kleine. Nahezu jedes Objekt in diesem Bild ist eine Galaxie. Oben links sehen Sie eine sehr schöne Spirale, in dieser Galaxie befinden sich hundert Billionen Sterne, nur um Ihnen ein Gefühl fur die Dimensionen zu geben. Und all das Licht, dass wir von einer typischen Galaxie sehen, also von der Art Galaxien die man hier sieht, kommt von dem Licht der Sterne. Wir sehen also die Galaxie wegen des Sternenlichts.
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes. And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies. And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope shows you that galaxies come in all shapes and sizes. There are big ones. There are little ones. Almost every object in that picture there is a galaxy. And there is a very nice spiral up in the upper left. And there are a hundred billion stars in that galaxy, just to give you a sense of scale. And all the light that we see from a typical galaxy, which is the kind of galaxies that we're seeing here, comes from the light from the stars. So, we see the galaxy because of the star light.
Es gibt jedoch einige recht exotische Galaxien. Ich nenne sie gern die Primadonnen der Galaxywelt, denn sie sind irgendwie Angeber. Und wir nennen sie aktive galaktische Kerne. Wir nennen sie so, weil ihr Kern, beziehungsweise ihr Zentrum sehr aktiv ist. Also dort im Zentrum, von dort kommt tatsächlich das meiste Sternenlicht. Und dann sehen wir noch Licht, dass nicht mit dem Sternenlicht erklärt werden kann. Es ist sehr viel energiereicher. Bei einigen Beispielen ist es sogar wie bei denen, die wir hier sehen. Da kommen auch Strahlen genau aus dem Zentrum. Wieder eine Energiequelle, die schwierig zu erklären ist, wenn man annimmt, das die Galaxien nur aus Sternen bestehen.
Now, there are a few relatively exotic galaxies. I like to call these the prima donna of the galaxy world, because they are kind of show offs. And we call them active galactic nuclei. And we call them that because their nucleus, or their center, are very active. So, at the center there, that's actually where most of the starlight comes out from. And yet, what we actually see is light that can't be explained by the starlight. It's way more energetic. In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here. There are also jets emanating out from the center. Again, a source of energy that's very difficult to explain if you just think that galaxies are composed of stars.
Man nahm nun an, dass es vielleicht supermassive schwarze Löcher gibt, auf die Materie fällt. Man kann das schwarze Loch selbst also nicht sehen, aber man kann die Gravitationsenergie des schwarzen Loches in das Licht umwandeln, das wir sehen. Man nimmt nun an, das die supermassiven Löcher im Mittelpunkt der Galaxien existieren. Das ist jedoch eher ein indirekter Beweis.
So, what people have thought is that perhaps there are supermassive black holes which matter is falling on to. So, you can't see the black hole itself, but you can convert the gravitational energy of the black hole into the light we see. So, there is the thought that maybe supermassive black holes exist at the center of galaxies. But it's a kind of indirect argument.
Er hat jedoch die Wahrnehmung begründet, dass vielleicht nicht nur diese Primadonnen jene supermassiven schwarzen Löcher haben, sondern vielmehr alle Galaxien diese supermasssiven schwarzen Löcher in ihren Zentren beherbergen. Und wenn das der Fall ist -- und dies ist das Beispiel einer normalen Galaxie; dann sehen wir das Sternenlicht. Und wenn es dort ein supermassives schwarzes Loch gibt, müssen wir unterstellen, das es ein schwarzes Loch auf Diät ist. Denn so wird das energetische Phänomen unterdrückt, dass wir in aktiven galaktischen Kernen sehen.
Nonetheless, it's given rise to the notion that maybe it's not just these prima donnas that have these supermassive black holes, but rather all galaxies might harbor these supermassive black holes at their centers. And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy; what we see is the star light. And if there is a supermassive black hole, what we need to assume is that it's a black hole on a diet. Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see in active galactic nuclei.
Wenn wir nach diesen getarnten schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien Ausschau halten, dann blicken wir am besten in unsere eigene Galaxie, die Milchstraße. Dies ist ein Bild der Wide Field Kamera vom Zentrum der Milchstraße. Wir sehen Sterne entlang einer Linie. Und zwar weil wir in einer Galaxie leben, die eine abgeflachte, scheibenartige Anordnung zeigt. Und wir leben mittendrin, und wenn wir zum Mittelpunkt schauen, sehen wir die Ebene, welche die Ebene der Galaxie beschreibt, oder die Linie, welche die Ebene der Galaxie festlegt.
If we're going to look for these stealth black holes at the center of galaxies, the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way. And this is a wide field picture taken of the center of the Milky Way. And what we see is a line of stars. And that is because we live in a galaxy which has a flattened, disk-like structure. And we live in the middle of it, so when we look towards the center, we see this plane which defines the plane of the galaxy, or line that defines the plane of the galaxy.
Der Vorteil unsere eigene Galaxie zu untersuchen liegt nun darin, dass es das einzige Galaxienzentrum in unserer Nähe ist, das wir haben, denn die nächstgelegene Galaxie ist hundert mal so weit entfernt. Wir können folglich in unserer Galaxie mehr Details erkennen, als irgendwo sonst. Und wie Sie gleich sehen werden, ist die Fähigkeit Details zu erkennen bei diesem Experiment entscheidend.
Now, the advantage of studying our own galaxy is it's simply the closest example of the center of a galaxy that we're ever going to have, because the next closest galaxy is 100 times further away. So, we can see far more detail in our galaxy than anyplace else. And as you'll see in a moment, the ability to see detail is key to this experiment.
Nun, wie beweisen Astronomen, dass eine große Masse in einem kleinen Volumen steckt? Was ich Ihnen ja heute zeigen will. Unser Hilfsmittel ist, zu beobachten wie Sterne das schwarze Loch umkreisen. Sterne umkreisen das schwarze Loch genau so, wie Planeten die Sonne umkreisen. Sie erhalten ihre Umlaufbahn durch den Einfluss der Anziehungskraft. Wenn es keine massereichen Objekte gäbe, würden diese Dinger wegfliegen, oder sich wenigstens viel langsamer bewegen, denn bestimmend für ihre Umlaufbahn ist allein die Größe der Masse innerhalb der Umlaufbahn.
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass inside a small volume? Which is the job that I have to show you today. And the tool that we use is to watch the way stars orbit the black hole. Stars will orbit the black hole in the very same way that planets orbit the sun. It's the gravitational pull that makes these things orbit. If there were no massive objects these things would go flying off, or at least go at a much slower rate because all that determines how they go around is how much mass is inside its orbit.
Das ist großartig, denn mir geht es ja darum, Ihnen zu zeigen, dass dort eine große Masse auf kleinem Raum ist. Wenn ich also die Umlaufgeschwindigkeit kenne, weiß ich auch die Masse. Und wenn ich die Größenordnung der Umlaufbahn kenne, kenne ich den Radius. Ich will nun die Sterne betrachten, die so nah wie möglich am Zentum der Galaxie sind. Weil ich für eine möglichst kleine Region zeigen will, dass dort eine Masse ist. Folglich will ich viele Details sehen. Und aus diesem Grund haben wir für dieses Experiment das größte Teleskop der Welt verwendet.
So, this is great, because remember my job is to show there is a lot of mass inside a small volume. So, if I know how fast it goes around, I know the mass. And if I know the scale of the orbit I know the radius. So, I want to see the stars that are as close to the center of the galaxy as possible. Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible. So, this means that I want to see a lot of detail. And that's the reason that for this experiment we've used the world's largest telescope.
Dies ist das Keck Observatorium. Es beherbergt zwei Teleskope mit einem 10 Meter Spiegel, was etwa der Durchmesser eines Tennisplatzes ist. Das ist wunderbar, denn das Werbeversprechen für große Teleskope ist: je größer dasTeleskop, desto kleinere Details kann man erkennen. Es stellt sich jedoch heraus, das dieses Teleskop wie jedes andere auf der Erde bei der Erfüllung des Werbeversprechens ein kleines Handicap hat. Nämlich wegen der Atmosphäre. Für uns ist die Atmosphäre toll; sie erlaubt uns hier auf der Erde zu überleben. Sie ist jedoch eine ziemliche Herausforderung für Astronomen die durch die Atmoshpäre hindurch astronomische Quellen betrachten wollen.
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes with a mirror 10 meters, which is roughly the diameter of a tennis court. Now, this is wonderful, because the campaign promise of large telescopes is that is that the bigger the telescope, the smaller the detail that we can see. But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise. And that is because of the atmosphere. Atmosphere is great for us; it allows us to survive here on Earth. But it's relatively challenging for astronomers who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
Um ihnen eine Vorstellung davon zu vermitteln, es ist wirklich so, als betrachte man einen Stein am Boden eines Wasserlaufs. Während man den Stein im Flussbett betrachtet, ist der Fluss in ständiger Bewegung und turbulent, und so ist es sehr schwierig, den Stein am Flussboden zu sehen. Genauso schwierig ist es, astronomische Quellen zu sehen, wegen der Atmosphäre, die fortwährend vorbeizieht.
So, to give you a sense of what this is like, it's actually like looking at a pebble at the bottom of a stream. Looking at the pebble on the bottom of the stream, the stream is continuously moving and turbulent, and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream. Very much in the same way, it's very difficult to see astronomical sources, because of the atmosphere that's continuously moving by.
Nun, ich habe viel Zeit meiner Laufbahn damit verbracht, Korrekturmöglichkeiten für die Atmosphäre zu erarbeiten, damit wir eine reinere Sicht erhalten. Und das bringt uns einen Faktor von 20. Und ich glaube Sie können alle zustimmen, dass wenn man herausfindet, wie man das Leben um einen Faktor von 20 verbessert, man wahrscheinlich seinen Lebensstil erheblich verbessert hat, man würde es beispielsweise beim Gehalt bemerken, oder bei seinen Kindern.
So, I've spent a lot of my career working on ways to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view. And that buys us about a factor of 20. And I think all of you can agree that if you can figure out how to improve life by a factor of 20, you've probably improved your lifestyle by a lot, say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
Und diese Animation hier zeigt Ihnen ein Beispiel der Methoden, die wir anwenden, man nennt sie adaptive Optik. Sie sehen eine Animation, die von einem Beispiel dessen ausgeht, was man ohne Verwendung des Verfahrens sehen würde. In anderen Worten, nur ein Bild, das die Sterne zeigt, Und der Rahmen ist zentriert mit dem Zentrum der Galaxie, wo wir das schwarze Loch vermuten. Ohne dieses Verfahren kann man die Sterne nicht sehen. Mit diesem Verfahren kann man sie plötzlich sehen. Diese Technologie funktioniert durch Einbringung eines Spiegels in das optische System des Teleskops, der durch ständige Veränderung die Aktivitäten der Atmosphäre kontert. Es sind also eine Art sehr raffinierter Brillengläser für Ihr Teleskop.
And this animation here shows you one example of the techniques that we use, called adaptive optics. You're seeing an animation that goes between an example of what you would see if you don't use this technique -- in other words, just a picture that shows the stars -- and the box is centered on the center of the galaxy, where we think the black hole is. So, without this technology you can't see the stars. With this technology all of a sudden you can see it. This technology works by introducing a mirror into the telescope optics system that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you. So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
Bei den nächsten paar Folien werde ich mich auf dieses kleine Quadrat hier konzentrieren. Wir werden uns nur die Sterne innerhalb dieses kleinen Quadrats ansehen obschon wir alle von ihnen betrachtet haben. Ich will nun wissen, wie diese Dinge sich bewegt haben. Und im Verlauf dieses Experiments haben sich diese Sterne um einen gewaltigen Wert bewegt. Wir machen dieses Experiment seit 15 Jahren, und sehen die Sterne ganz herum laufen.
Now, in the next few slides I'm just going to focus on that little square there. So, we're only going to look at the stars inside that small square, although we've looked at all of them. So, I want to see how these things have moved. And over the course of this experiment, these stars have moved a tremendous amount. So, we've been doing this experiment for 15 years, and we see the stars go all the way around.
Jetzt haben die meisten Astronomen einen Lieblingsstern, und meiner ist heute ein Stern, der dort oben bezeichnet ist, SO-2. Mein absoluter Lieblingsstern in der Welt. Und das, weil er nur 15 Jahre Umlaufzeit hat. Und um Ihnen ein Gefühl dafür zu geben wie kurz das ist: die Sonne braucht 200 Millionen Jahre, um das Zentrum der Galaxie zu umrunden. Sterne von denen wir vorher schon wussten, dass sie ganz nah am Zentrum der Galaxie liegen, brauchen 500 Jahre. Und dieser, dieser kommt in einer menschlichen Lebensspanne herum. Das ist irgendwie tiefgreifend.
Now, most astronomers have a favorite star, and mine today is a star that's labeled up there, SO-2. Absolutely my favorite star in the world. And that's because it goes around in only 15 years. And to give you a sense of how short that is, the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy. Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy as possible, take 500 years. And this one, this one goes around in a human lifetime. That's kind of profound, in a way.
Es ist jedoch der Schlüssel zu diesem Experiment. Der Umlauf sagt mir wieviel Masse im Inneren eines sehr kleinen Radius steckt. Als nächstes sehen wir hier ein Bild, dass Ihnen zeigt auf welche Größe wir die Masse des Zentrums der Galaxie vor diesem Experiment begrenzen konnten. Vormals wussten wir, dass vier Millionen Sonnenmassen im Inneren dieses Kreises waren. Und wie Sie sehen können, war noch eine Menge anderer Sachen in diesem Kreis. Man sieht eine Menge Sterne. Es gab also einen Haufen Alternativen zu der Vorstellung, dass es ein supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie gab, denn man konnte eine Menge Zeug dort hineinstecken.
But it's the key to this experiment. The orbit tells me how much mass is inside a very small radius. So, next we see a picture here that shows you before this experiment the size to which we could confine the mass of the center of the galaxy. What we knew before is that there was four million times the mass of the sun inside that circle. And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle. You can see a lot of stars. So, there was actually lots of alternatives to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy, because you could put a lot of stuff in there.
Mit diesem Experiment haben wir jedoch die gleiche Masse auf ein viel kleineres Volumen eingegrenzt, das zehntausend Mal kleiner ist. Und daher konnten wir zeigen, das sich dort ein supermassives schwarzes Loch befindet. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie klein diese Größe ist, das ist die Größe unseres Sonnensystems. Wir zwängen vier Millionen mal die Masse der Sonne in diesen kleinen Raum.
But with this experiment, we've confined that same mass to a much smaller volume that's 10,000 times smaller. And because of that, we've been able to show that there is a supermassive black hole there. To give you a sense of how small that size is, that's the size of our solar system. So, we're cramming four million times the mass of the sun into that small volume.
Tja, Wahrheit in der Werbung. Nicht wahr? Ich habe Ihnen gesagt, ich muss es auf die Größe des Schwarzschildradius bringen. Und tatsächlich ist mir das noch nicht ganz gelungen. Wir haben aber heute wirklich keine andere Möglichkeit diese Massenkonzentration zu erklären. Und tatsächlich haben wir bislang keinen besseren Beleg für die Existenz eines supermassiven schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie, oder irgendeines in unserem Universum. Wie geht es nun weiter? Ich denke wirklich, dass es mit der heutigen Technologie nicht besser machbar ist, also können wir mit dem Problem weitermachen.
Now, truth in advertising. Right? I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius. And the truth is, I'm not quite there. But we actually have no alternative today to explaining this concentration of mass. And, in fact, it's the best evidence we have to date for not only existence of a supermassive black hole at the center of our own galaxy, but any in our universe. So, what next? I actually think this is about as good as we're going to do with today's technology, so let's move on with the problem.
Was ich Ihnen ganz kurz zeigen will, sind ein paar Beispiele der Begeisterung über das, was wir heute am Zentrum unserer Galaxie tun können, nun da wir wissen, oder wenigstens glauben, dass es dort ein supermassives schwarzes Loch gibt. Und der unterhaltsame Abschnitt dieses Experiments ist, während wir einige unserer Ideen überprüft haben hinsichtlich der Auswirkungen eines supermassiven schwarzen Lochs am Mittelpunkt unserer Galaxie, war beinah jede einzelne unvereinbar mit unseren Beobachtungen. Und das ist der Spaß.
So, what I want to tell you, very briefly, is a few examples of the excitement of what we can do today at the center of the galaxy, now that we know that there is, or at least we believe, that there is a supermassive black hole there. And the fun phase of this experiment is, while we've tested some of our ideas about the consequences of a supermassive black hole being at the center of our galaxy, almost every single one has been inconsistent with what we actually see. And that's the fun.
Lassen Sie mich Ihnen zwei Beispiele geben. Man kann fragen, "Was erwarten wir von den alten Sternen, Sternen die schon lange Zeit am Zentrum der Galaxie sind und ausreichend Zeit hatten, mit dem schwarzen Loch zu interagieren." Man erwartet dort, dass alte Sterne um das schwarze Loch stark angehäuft sein sollten. Man sollte eine Menge alter Sterne unmittelbar am schwarzen Loch sehen.
So, let me give you the two examples. You can ask, "What do you expect for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole." What you expect there is that old stars should be very clustered around the black hole. You should see a lot of old stars next to that black hole.
Genauso die jungen Sterne, oder im Gegenteil, die jungen Sterne sollten nicht da sein. Ein schwarzes Loch eignet sich nicht als netter Nachbar einer Sternenkrippe. Damit sich ein Stern bildet, braucht es den Kollaps eines großen Balls aus Gas und Staub. Und er ist ein sehr empfindliches Geschöpf. Und was macht das schwarze Loch? Es reißt die Gaswolke auseinander. Es zieht an einer Seite viel stärker als an der anderen und die Wolke wird auseinander gerissen. Wir haben wirklich erwartet, dass Sterne in dieser Umgebung nicht enstehen können,
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars, they just should not be there. A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery. To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse. And it's a very fragile entity. And what does the big black hole do? It strips that gas cloud apart. It pulls much stronger on one side than the other and the cloud is stripped apart. In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
und man daher auch keine jungen Sterne sehen sollte. Und was sehen wir? Mit anderen Beobachtungen als den heute gezeigten, können wir in der Tat erkennen, welche alt sind und welche jung. Die alten sind rot. Die jungen sind blau. Und bei den gelben wissen wir es noch nicht. Da können sie schon die Überraschung sehen. Da ist der Tod alter Sterne. Da gibt es junge Sterne im Überfluss, also ist es das genaue Gegenteil der Vorhersage.
So, you shouldn't see young stars. So, what do we see? Using observations that are not the ones I've shown you today, we can actually figure out which ones are old and which ones are young. The old ones are red. The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet. So, you can already see the surprise. There is a dearth of old stars. There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
Tja, das ist der schöne Teil. Und das ist heute tatsächlich das, was wir versuchen herauszufinden, dieses Rätsel wie man -- wie man diesen Widerspruch auflösen kann. Also meine graduierten Studenten sind gerade jetzt, heute, am Teleskop in Hawaii und machen Beobachtungen, um uns hoffentlich auf die nächste Stufe zu bringen, in der wir diese Frage angehen können, warum es dort so viele junge Sterne gibt, und so wenige alte Sterne. Um weitere Fortschritte zu machen, müssen wir wirklich die Umlaufbahnen der Sterne betrachten, die viel weiter weg sind. Um das zu tun, brauchen wir wahrscheinlich viel raffiniertere Technologien, als wir sie heute haben.
So, this is the fun part. And in fact, today, this is what we're trying to figure out, this mystery of how do you get -- how do you resolve this contradiction. So, in fact, my graduate students are, at this very moment, today, at the telescope, in Hawaii, making observations to get us hopefully to the next stage, where we can address this question of why are there so many young stars, and so few old stars. To make further progress we really need to look at the orbits of stars that are much further away. To do that we'll probably need much more sophisticated technology than we have today.
Denn, in Wahrheit, obwohl ich sagte wir korrigieren den Einfluss der Erdatmosphäre, korrigieren wir eigentlich nur die Hälfte der Abweichungen die verursacht werden. Wir schießen dazu einen Laser hinauf in die Atmosphäre, und wir nehmen an, wenn wir ein paar mehr anstrahlen, können wir den Rest korrigieren. Das ist also, was wir hoffen in den kommenden paar Jahren zu tun. Und in einem viel weiteren zeitlichen Rahmen hoffen wir sogar noch größere Teleskope zu bauen, denn, erinnern Sie sich, größer bedeutet in der Astronomie besser.
Because, in truth, while I said we're correcting for the Earth's atmosphere, we actually only correct for half the errors that are introduced. We do this by shooting a laser up into the atmosphere, and what we think we can do is if we shine a few more that we can correct the rest. So this is what we hope to do in the next few years. And on a much longer time scale, what we hope to do is build even larger telescopes, because, remember, bigger is better in astronomy.
Wir wollen ein 30 Meter Teleskop bauen. Und mit diesem Teleskop sollten wir in der Lage sein, Sterne zu sehen, die sogar noch näher am Mittelpunkt der Galaxie sind. Und wir hoffen in der Lage zu sein, einige von Einsteins Theorien zur allgemeinen Relativität zu überprüfen, einige Vorstellungen in der Kosmologie dazu, wie Galaxien entstehen. Wir glauben, die Zukunft dieses Experiments ist ziemlich aufregend.
So, we want to build a 30 meter telescope. And with this telescope we should be able to see stars that are even closer to the center of the galaxy. And we hope to be able to test some of Einstein's theories of general relativity, some ideas in cosmology about how galaxies form. So, we think the future of this experiment is quite exciting.
Abschließend zeige ich Ihnen eine Animation, die Ihnen im Wesentlichen zeigt, wie diese Umlaufbahnen sich in drei Dimensionen bewegt haben. Und ich hoffe, dass ich Sie wenigstens überzeugt habe, dass wir zum einen wirklich ein supermassives schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie haben, und das bedeutet, dass diese Dinger in unserem Universum existieren, und wir uns damit abfinden müssen, wir müssen erklären, wie diese Objekte in unsere physischen Welt kommen können.
So, in conclusion, I'm going to show you an animation that basically shows you how these orbits have been moving, in three dimensions. And I hope, if nothing else, I've convinced you that, one, we do in fact have a supermassive black hole at the center of the galaxy. And this means that these things do exist in our universe, and we have to contend with this, we have to explain how you can get these objects in our physical world.
Zweitens, wir konnten das Zusammenspiel betrachten, wie supermassive schwarze Löcher interagieren, und verstehen, vielleicht, welche Rolle sie dabei spielen, unsere Galaxien zu formen, und wie sie funktionieren.
Second, we've been able to look at that interaction of how supermassive black holes interact, and understand, maybe, the role in which they play in shaping what galaxies are, and how they work.
Und zuletzt, aber nicht weniger bedeutsam, nichts davon wäre passiert ohne den Einzug des gewaltigen Fortschritts, der an der Technologiefront gemacht wurde. Und wir denken dieses Fach entwickelt sich unglaublich schnell, und hält eine Menge für die Zukunft bereit. Vielen Dank. (Applaus)
And last but not least, none of this would have happened without the advent of the tremendous progress that's been made on the technology front. And we think that this is a field that is moving incredibly fast, and holds a lot in store for the future. Thanks very much. (Applause)