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.
როგორ დააკვირდებოდით იმას რისი დანახვაც არ შეგიძლიათ? ეს არის პირველი შეკითხვა იმათთვის ვინც დაინტერესებულია შავი ხვრელების აღმოჩენითა და შესწავლით. იმიტომ, რომ შავი ხვრელები არის ობიექტები, რომელთა გრავიტაციული ველი იმდენად ძლიერია, რომ არაფერს არ შეუძლია დააღწიოს მას თავი, სინათლესაც კი, ასე რომ მათი პირდაპირი დანახვა შეუძლებელია.
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.
მაშ ასე, ჩემი დღევანდელი საუბარი შავი ხვრელების შესახებ ერთ, განსაკუთრებული შავ ხვრელს შეეხება. მე დაინტერესებული ვარ ვიპოვო არსებობს თუ არა ძალიან მასიური, როგორც ჩვეულებრივ ამბობენ ”სუპერმასიური” შავი ხვრელი ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში. და ამ ინტერესის მიზეზი არის ის, რომ ეს გვაძლევს ჩვენ შესაძლებლობას დავამტკიცოთ არსებობენ თუ არა სინამდვილეში ეს ეგზოტიკური ობიექტები. და კიდევ, ეს გვაძლევს შესაძლებლობას გავიგოთ, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ გარემოსთან ეს ზემასიური შავი ხვრელები და რა გავლენას ახდენენ ისინი იმ გალაქტიკის ფორმირებასა და ევოლუციაზე რომელშიც იმყოფებიან.
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.
მაშ ასე, დასაწყისისთვის უნდა გავიგოთ რა არის შავი ხვრელი. ასე ჩვენ შევძლებთ მისი არსებობის დამტკიცების გაგებას. მაინც რა არის შავი ხვრელი? ერთი მხრივ შავი ხვრელი არის დაუჯერებლად მარტივი ობიექტი, იმიტომ, რომ მას გააჩნია მხოლოდ სამი მახასიათებელი თვისება რისი აღწერაც შეგვიძლია: მასა, სპინი და მუხტი. და მე მხოლოდ მასაზე ვისაუბრებ. ამ მხრივ ეს ძალიან მარტივი, მაგრამ სხვა მხრივ კი წარმოუდგენლად რთული ობიექტია, რომლის ასაღწერად აუცილებელია საკმაოდ ეგზოტიკური ფიზიკა და რაღაც ხარისხით წარმოადგენს გარღვევას სამყაროს ფიზიკურ გაგებაში.
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.
მაგრამ დღეს, მე წარმოგიდგენთ შავ ხვრელს, მისი არსებობის დამტკიცების მიზნით, როგორც ობიექტს, რომლის მასაც თავმოყრილია ნულოვან მოცულობაში. მაშ ასე, იმის მიუხედავად რომ მე ვაპირებ საუბარს ზემძიმე ობიექტის შესახებ, და თუ რას ნიშნავს ეს ამას ერთ წუთში მივუბრუუდები, მას არ გააჩნია განსაზღვრული ზომა. ასე რომ ყველაფერი ცოტა ჩახლართულია.
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.
მაგრამ საბედნიეროდ არსებობს სასრული ზომა რაც შეგვიძლია დავინახოთ და ის ცნობილია როგორც შვარცშილდის რადიუსი. დაერქვა ადამიანის საპატივცემულოდ, რომელმაც გაიაზრა თუ რატომაა ეს რადიუსი ასე მნიშვნელოვანი. ეს არის ვირტუალური რადიუსი, არარეალური - შავ ხვრელს არ გააჩნია ზომა. მაშ რატომაა ის ასე მნიშვნელოვანი? მნიშვნელვანია იმიტომ, რომ გვიჩვენებს რომ ნებისმიერი ობიექტი შეიძლება იქცეს შავ ხვრელად. ეს ნიშნავს რომ თქვენ, თქვენი მეზობელი, თქვენი ტელეფონი, ეს აუდიტორია, - შეიძლება იქცეს შავ ხვრელად. თუ თქვენ შეძლებთ იპოვოთ მათი შვარცშილდის რადიუსის ზომამდე შეკუმშვის მეთოდი.
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.
და რა მოხდება მაშინ ? მაშინ გაიმარჯვებს მიზიდულობის ძალა. მიზიდულობის ძალა ამარცხებს ყველა ცნობილ ძალებს. და ობიექტი იძულებული იქნება გააგრძელოს შეკუმშვა უსასრულოდ მცირე ზომამდე. და გადაიქცევა შავ ხვრელად. ასე რომ თუ მე შევკუმშავდი დედამიწას შაქრის ნატეხის ზომამდე ის გადაიქცეოდა შავ ხვრელად. იმიტომ რომ შაქრის ნატეხის ზომა მისთვის არის შვარცშილდის რადისუის ტოლი.
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.
ყველაზე მთავარია განვსაზღვროთ შვარცშილდის რადიუსის მნიშვნელობა. და აღმოჩნდა რომ მისი განსაზღვრა არც თუ ისე ძნელია. ის დამოკიდებულია მხოლოდ ობიექტის მასაზე. დიდი ზომის ობიექტებს გააჩნიათ დიდი შვარცშილდის რადიუსი. პატარებს კი პატარა. თუ ავიღებთ მზეს და შევკუმშავთ მას ოქსფორდის უნივერსიტეტის ზომამდე ის გადაიქცევა შავ ხვრელად.
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.
მაშ ასე, ჩვენ უკვე ვიცით თუ რა არის შვარცშილდის რადიუსი. და ეს საკმაოდ სასარგებლო მომენტია, იმიტომ რომ ის ჩვენ გვიჩვენებს არამარტო იმას თუ როდის ფორმირდება შავი ხვრელი ასევე გვაძლევს გადამწყვეტ ელემეტებს შავის ხვრელის არსებობის დამტკიცებისათვის. მე მჭირდება მხოლოდ ორი რამ: წარმოდგენა ობიექტის მასაზე, რომელსაც ვუწოდებ შავ ხვრელს და იმაზე თუ როგორია მისი შვარცშილდის რადიუსი. და სანამ მასა განსაზღვრავს შვარცშილდის რადიუსს მე ფაქტობრივად ერთი რამეს ცოდნა მჭირდება.
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.
ჩემი ამოცანა, შავი ხვრელის არსებობაში თქვენს დასარწმუნებლად, არის გაჩვენოთ, რომ არსებობს რაღაც ობიექტი, რომელიც შემოსაზღვრულია თავის შვარცშილდის რადიუსით. და თქვენი ამოცანა კი არის იყოთ სკეპტიკები. კარგით, მაშ ასე, მე ვაპირებ ვისაუბრო არაჩვეულებრივ შავ ხვრელზე; ვაპირებ ვისაუბრო სუპერმასიურ შავ ხვრელებზე.
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.
მინდა რამოდენიმე სიტყვა გითხრათ თუ რა არის ჩვეულებრივი შავი ხვრელი, რადგანაც იქ შეიძლება იყოს ჩვეულებრივი შავი ხვრელი. ჩვეულებრივი შავი ხვრელი ითვლება ძალიან დიდი ვარსკვლავის სიცოცხლის ბოლო ეტაპად. თუ ვარსკვლავი თავის სიცოცხლეს დაიწყებს გაცილებით მეტი მასით ვიდრე მზის მასაა, ის სიცოცხლეს აფეთქებით დაასრულებს და ზეახალი ვარსკვლავის ლამაზ ნარჩენებს დაგვიტოვებს, რასაც აქ ვხედავთ. და ამ ზეახალი ვარსკვლავის ნარჩენებს შიგნით იქნება პატარა შავი ხვრელი, რომლის მასა დაახლოებით სამჯერ მეტი იქნება მზის მასაზე. ასტრონომიული ზომებით ეს ძალიან პატარა შავი ხვრელია.
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.
ახლა კი მე მინდა ვისაუბრო სუპერმასიურ შავ ხვრელებზე. ითვლება რომ სუპერმასიური შავი ხვრელები განლაგებულნი არიან გალაქტიკების ცენტრებში. და ეს ლამაზი სურათი, რომელიც ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპითაა გადაღებული, გაჩვენებთ რომ გალაქტიკები სხვადასხვა ფორმის და ზომის არიან. არსებობენ დიდები. არსებობენ პატარები. თითქმის ყველა ობიექტი ამ სურათზე არის გალაქტიკა. მარცხნივ ზევით არის ძალიან ლამაზი სპირალი და ამ გალაქტიკაში ასობით მილიარდი ვარსკვლავია, უბრალოდ მასშტაბზე რომ შეგექმნათ წარმოდგენა. სინათლე, რომელსაც ვაკვირდებით ტიპიურ გალაქტიკაზე, როგორიც აქ მოცემული გალაქტიკაა, მოედინება ვარსკვლავებიდან. ჩვენ სწორედ ვარსკვლავების სინათლის წყალობით ვხედავთ გალაქტიკას.
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.
არსებობს რამოდენიმე ეგზოტიკური გალაქტიკა. მე მათ გალაქტიკათა სამყაროს პრიმადონებს ვეძახი, იმიტომ რომ ისინი განსაკუთრებულნი არიან. და ჩვენ მათ აქტიური გალაქტიკის ბირთვს ვუწოდებთ და ვეძახით იმიტომ, რომ მათი ბირთვი ანუ მათი ცენტრი, ძალიან აქტიურია ამიტომაც იქ ცენტრში, სადაც ყველაზე მეტი ვარსკვლავების შუქი გამოდის ჯერ კიდევ, ის რასაც ვხედავთ არის შუქი ამის ახსნა არ შეიძლება ვარსკვლავური ნათებით ის უფრო ენერგეტიკულია ფაქტია, ზოგიერთ მაგალითში რომელსაც, აქ ვხედავთ არის გამოსხივება, რომელიც გამოდის ცენტრიდან. აქაც, ენერგიის წყარო ძალიან ძნელი ასახსნელია თუ ფიქრობთ, რომ გალაქტიკები მხოლოდ ვარსკვლავებისგან შედგება.
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.
ასე რომ, რაც არ უნდა ვიფიქროთ შესაძლოა იქ სუპერმასიური შავი ხვრელები იყოს რომლის გამოკვლევაც არის საჭირო თვითონ შავი ხვრელის დანახვა შეუძლებელია მაგრამ შეიძლება გარდავქმნათ შავი ხვრელის გრავიტაციული ენერგია ხილულ სინათლეში. ასე რომ, შესაძლოა გალაქტიკების ცენტში სუპერმასიური შავი ხვრელები იყოს. მაგრამ ეს არაპირდაპირი არგუმენტია.
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.
მიუხედავად ამისა, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ შესაძლოა არა მხოლოდ ამ პრიმადონებს რომლებსაც აქვთ სუპერმასიური შავი ხვრელები, არამედ სხვა გალაქტიკებსაც აქვთ სუპერმასიური შავი ხვრელები მათ ცენტრებში. და თუ ეს ასეა - და ეს არის ნორმალური გალაქტიკის მაგალითი; რასაც ჩვენ ვხედავთ ეს არის ვარსკვლავის შუქი. და თუ იქ არის სუპერმასიური შავი ხვრელი, მაშინ უნდა ვიგულისხმოთ რომ ეს არის შავი ხვრელი დიეტაზე. იმიტომ, რომ ეს არის საშუალება ავხსნათ ენერგეტიკული ფენომენი, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ აქტიური გალაქტიკის ბირთვში.
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.
თუ გვინდა დავინახოთ ეს უხილავი შავი ხვრელები გალაქტიკების ცენტრში, საუკეთესო ადგილი იქნება ჩვენივე გალაქტიკა, ჩვენი ირმის ნახტომი. და ეს არის ფართოდ გაშლილი სურათი ირმის ნახტომის ცენტრიდან. რასაც ვხედავთ ეს არის ვარსკვლავების ხაზი. და ეს იმიტომ რომ ჩვენ ვცხოვრობთ გალაქტიკაში, რომელიც არის ბრტყელი, დისკის მსგავსი სტრუქტურით. და ჩვენ მის შუაში ვცხოვრობთ, და როცა მისი ცენტრისკენ ვიყურებით, ვხედავთ სიბრტყეს რომელიც არის თვით ამ გალაქტიკის სიბრტყე, ანუ ხაზი რომელიც ასახავს გალაქტიკის სიბრტყეს.
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.
ჩვენი გალაქტისკის შესწავლის უპირატესობა ის არის, რომ ის უბრალოდ ყველაზე ახლო გალაქტიკის ცენტრია რომლის შესწავლაც შეგვიძლია, იმიტომ რომ სხვა უახლოესი 100-ჯერ უფრო შორს არის ჩვენგან. ასე, რომ შეგვიძლია უფრო დეტალურად შევისწავლოთ ჩვენი გალქტიკა ვიდრე სხვა რომელიმე. როგორც ხედავთ, დეტალების დანახვის შესაძლებლობა ყველაზე მნიშვნელოვანია ამ ექსპერიმენტში.
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.
როგორ ამტკიცებენ ასტრონომები იმას რომ არის ძალიან დიდი მასა პატარა მოცულობაში? ეს არის ის რისი ჩვენებაც მინდა დღეს. მეთოდი არის დაკვირვება ვარსკვლავებზე თუ როგორ მოძრაობენ ისინი შავი ხვრელის გარშემო. ვარსკვლევები შავი ხვრელის გარშემო მოძრაობენ როგორც პლანეტები მზის გარშემო. ეს გრავიტაციული ველია რომელიც ამ ობიექტებს ამოძრავებს ორბიტაზე თუ იქ არ არის მასიური ობიექტი ეს ვარსკვლევები გაფრინდებოდნენ სხვაგან, ან საბოლოოდ უფრო ნელა დაიწყებდნენ მოძრაობას იმიტომ, რომ ის რაც განაპირობებს მათ ორბიტას არის მასა ამ ორბიტის ცენტრში.
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.
შესანიშნავია, ეს იმაზე მეტყველებს თუ რისი დამტკიცებაც მინდოდა იქ არის დიდი მასა მცირე მოცულობაში. ასე რომ, თუ ვიცით მოძრაობის სიჩქარე ვიცით მასაც. და თუ ვიცი ორბიტის მასშტაბი ვიცი მისი რადიუსი. ასე, რომ მინდა ვნახო ვარსკვლავები რომლებიც ძალიან ახლოს არიან გალაქტიკის ცენტრთან. იმიტომ, რომ მინდა დავინახო მასა მცირე რეგიონის შიგნით. ამიტომაც ეს ნიშნავს რომ მინდა უფრო მეტი დეტალიზაცია და ამიტომაც ამ ექსპერიმენტისთვის გამოვიყენეთ მსოფლიოს ყველაზე დიდი ტელესკოპი.
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.
რომელიც არის კეკის ობსერვატორიაში. რომელიც ორი ტელესკოპისგან შედგება 10 მეტრიანი სარკით, დაახლოებით ტენისის კორტის ზომით. მშვენიერია იმიტომ, რომ ის რასაც გვაძლევს დიდი ტელესკოპი ეს არის მცირე დეტალების დანახვის საშუალება. მაგრამ ეს ტელესკოპებს, როგორც ნებისმიერი ტელესკოპს დედამიწაზე აქვს გარკვეული პრობლემები, რომლებიც ართულებს ჩვენი მიზნების მიღწევას. ამის მიზეზია ატმოსფერო. კარგია რომ გვაქვს ატმოსფერო; მის გარეშე შეუძლებელია დედამიწაზე ცხოვრება. მაგრამ, ის პრობლემებს უქმნის ასტრონომებს რომლებსაც დაკვირვება უწევთ შორეულ ციურ სხეულებზე
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.
იმისათვის რომ გავიგოთ რას ნიშნავს ეს წარმოიდგინეთ, რომ უყურებთ რიყის ქვას მდინარის ფსკერზე. როცა ვუყურებთ ქვას მდინარის ფსკერზე, დინება მუდმივად მოძრაობს და იხვევა, და ამით უფრო რთული ხდება ფსკერზე საერთოდ რამის დანახვა. ამის მსგავსად ატმოსფეროს გავლით ძალიან ძნელია დავინახოთ ასტრონომიული ობიექტები ატმოსფეროს უწყვეტი მოძრაობის გამო.
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.
ამიტომაც მე ჩემი კარიერის საკმაოდ დიდი დრო გავატარე ატმოსფეროს მიერ დამახინჯებული სურათების გასწორებაში. ამ მთეოდით მიიღწევა ოცმაგი ეფექტი ვფიქრომ ყველა დამეთანხმება იმაში, რომ თუ იცით როგორ გავიუმჯობესოთ სიცოცხლე 20-ჯერ თქვენ დაგჭირდებათ საგრძნობლად შეცვალოთ ცხოვრების სტილი ვთქვათ ხელფასი, თქვენი შვილები ან თქვენ აუცილებლად შეიგრძნობთ ამას
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.
ამ ანიმაციაში თქვენ ხედავთ მაგალითს თუ როგორ ტექნიკას ვიყენებთ ჩვენ, ადაპტიური ოპტიკა. თქვენ ხედავთ ანიმაციას რომელიც აჩვენებს მაგალითს თუ რას ვნახავდით ამ ტექნიკის გამოყენების გარეშე სხვა სიტყვებით, უბრალოდ სურათი სადაც ვარსკვლავებია ნაჩვენები, და კვადრატი უჩვენებს გალაქტიკის ცენტრს. სადც ჩვენი აზრით შავი ხვრელი არის მოთავსებული. მაშ ასე ამ ტექნოლოგიის გარეშე თქვენ არ შეგიძლიათ დაინახოთ ვარსკვლავები ამ ტექნოლოგიით თქვენ მოულოდნელად ხედავთ მას. ეს ტექნოლოგია იყენებს სარკეს ტელესკოპის ოპტიკურ სისტემაში რომელიც მუდმივად ვცლის წინააღმდეგობას რომელსაც ატმოსფერო ახდენს. ასე რომ. ეს გავს ძალიან უცნაური სათვალეებია თქვენი ტელესკოპისთვის.
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.
შემდეგ სლაიდებში მინდა ყურადღება დადავიტანო პატარა ოთხკუთხედზე შვენ დავაკვირდებით ვარსკვლავებს ამ ოთხკუთხედის შიგნით თუმცა ჩვენ ყველა მათგანს ვაკვირდებოდით. მიდა ვნახოთ როგორ მოძრაობენ ისინი ექსპერიმენტის განმავლობაში ამ ობიექტებმა იმოძრავეს ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში ეს ექსპერიმენტი 15 წელი გრძელდებოდა, და ვნახეთ რომ ვარსკვლავები მოძრაობენ ერთმანეთის გარშემო.
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.
ახლა ყველა ასტრონომს ყავს საყვარელი ვარსკვლავი და დღეს ჩემი რჩეულია SO-2 ვარსკვლავი. ჩემთვის ყველაზე საყვარელი ვარსკვლავი სამყაროში. იმიტომ, რომ მისი ბრუნვის ხანგრძლივობა 15 წელია ზუსტად. და გაგრძნობინებს თუ რა მცირე დრო არის ეს. მზეს 200 მილიონი წელი ჭირდება იმისთვის რომ შემოუაროს გალაქტიკის ცენტრს. ვარსკვლავები რომლებსაც მანამდე ვიცნობდით არ იყო იმდენად ახლოს ცენტრთან დაახლოებით 500 წლის ციკლით ეს კი ამას რამოდენიმეჯერ ასწრებს ადამიანის ცხოვრების მანძილზე ეს წინ გადადგმული ნაბიჯია.
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.
ეს მნიშვნელოვანია ამ ექსპერიმენტში. ორბიტა მეუბნება თუ რამდენი მასაა ძალიან მცირე რადიუსის შიგნით. ასე რომ, შემდეგი სურათი გვაჩვენებს თუ რა ზომის დაკვირვება შეგვეძლო ჩვენ გალაქტიკის ცენტრში ამ ექსპერიმენტამდე. ის რაც ვიცოდით მანმდე იყო მზის მასაზე ოთხ მილიონჯერ მეტი მასა იმ წრის შიგნით. და როგორც ხედავთ იქ იყო უფრო მეტი რამ, იმ წრეში თქვენ ხედავთ ძალიან ბევრ ვარკვლავს. იქ იყო ძალიან ბევრი ალტერნატივა იდეისთვის, რომ იქ არის სუპერმასიური შავი ხვრელი გალაქტიკის ცენტრში, იმიტომ რომ შუძლებელია ძალიან ბევრი რამის იქ მოთავსება
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.
მაგრამ, ამ ექსპერიმეტით ჩვენ ვნახეთ იგივე მასა მოთავსებულია გაცილებით პატარა მოცულობაში ათი ათასჯერ უფრო პატარაში. ამით ჩვენთვის შესაძლებელი გახდა დავამტკიცოთ რომ იქ არის უპერმასიური შავი ხვრელი იმისთვის რომ წარმოვიდგინოთ ეს ზომა ეს არის ჩენი მზის სისტემა უნდა მოვათავსოთ ოთხ მილონჯერ მეტი მასა ვიდრე მზის მასაა ამ მცირე მოცულობაში
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.
ახლა კი რეკლამის გარეშე. სიმართლე მე გითხარით რომ ჩემი დავალება იყო მიმეღწია შვარცშილდის რადიუსისთვის. სიმართლე ის არის რომ მე ვერ მივაღწიე მას. მაგრამ ჩვენ არ გვაქვს სხვა ალტერნატივა რომ ავხსნათ ასეთი მასის კონცენტრაცია. ფაქტია, ყველაზე საუკეთესო საბუთი რაც დღეს გვაქვს არა მარტო სუპერ მასიური შავი ხვრელის არსებობაა ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში, არამედ ნებისმიერ გალაქტიკის ცენტრში მთელს სამყაროში. და შემდეგ რა? მე ვფიქრობ რომ ეს არის საუკეთესო რაც შეგვიძლია დღევანდელი ტექნოლოგიებით შევძლოთ გავგრძლოთ მუშაობა პრობლემაზე.
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.
რისი თქმა მინდა ძალიან მოკლედ, რამოდენიმე მაგალითში იმის გადმოსაცემად თუ რისი გაკეთებაც შეგვიძლია დღეს გალაქტიკის ცენტრში, ვიცით რომ არის ან ყოველ შემთხვევაში გვჯერა, სუპერ მასიური შავი ხვრელის არსებობა. ამ ექსპერიმენტის ყველაზე მხიარული ფაზა არის ის რომ, გადავამოწმეთ ჩვენი ზოგიერთი წარმოდგენა სუპერმასიური შავი ხვრელის შესახებ რომელიც ჩვენი გალაქტიკის ცენტრშია, თითქმის არც ერთი წარმოდგენა არ შეესაბემებოდა სინამდვილეს. და ეს სასაცილოა.
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.
მოდით ვნახოთ ორი მათგანი. თქვენ შეგიძლიათ იკითხოთ, "რას ფიქრობთ ძველ ვარსკვლავზე, რომელიც მოძრაობს გალაქტიკის ცენტრის გარშემო ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, მათ დიდი დრო ქონდათ, რომ მიახლოვებოდნენ შავ ხვრელს" თქვენ მოელით რომ ძველი ვარსკვლავები შეგროვილი უნდა იყოს შავი ხვრელის გარშემო თქვენ უნდა ნახოთ ძალიან ბევრი ძველი ვარსკვლავი შავი ხვრელის გარშემო.
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.
შესაბამისად, ახალგაზრდა ვარსკვლავები არ უნდა იყოს იქ შავი ხვრელი არ არის კეთილი მეზობელი ვარსკვლავების წარმოებისთვის ვარსკვლავის ფორმირებისთვის საჭიროა დიდი ზომის გაზის ბურთი და მტვრის შეკრება და ეს ძალიან მყიფე ფორმაა. და რას იზამს დიდი შავი ხვრელი? ის დაშლის ამ გაზის ღრუბელს ნაწილებათ ის ძალიან ძლიერია ერთ მხრიდან ვიდრე მეორე და ღრუბელიც ნაწილებად იყოფა ფატია, რომ ვარსკვალების ფორმირება შეუძლებელია მსგავს გარემოში
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.
ამიტომაც იქ არ არის ახალგაზრდა ვარსკვლავები მაგრამ რა ვნახეთ ჩვენ დაკვირვებისას რომლებიც დღეს თქვენთვის არ მიჩვენებია ჩვენ შეგვიძლია გავარკვიოთ რომელი არის ახალგაზრდა და რომელი ძველი ძველი არის წითელი ახალი არის ლურჯი. და ყვითელი ჯერ არ ვიცით. აქაც სიურპრიზია იქ არის ძველი ვარსკვლავების უკმარისობა იქ არის ახალი ვარსკვლავები, ანუ ჩვენი წინასწარმეტყველება არ გამართლდა.
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.
რაც საკმაოდ უცნაური და სასიამოვნოა. ფაქტია, ეს ის არის თუ რისი გარკვევაც გვინდა ჩვენ ეს საიდუმლოება თუ როგორ ამოვხსნათ -- ასეთი წინააღმდეგობები. ფაქტია, ჩემი სტუდენტები ამ წუთას ტელესკოპთან მუშაობენ ჰავაიში, ატარებენ დავირვებებს, რომლებიც იმედია შემდეგ ნაბიჯებამდე მიგვიყვანს. სად შეიძლება ვნახოთ პასუხი იმაზე თუ რატომ არის იქ ამდენი ახალი ვარსკვლავი და ასე ცოტა ძველი. იმისთვის რომ გავიგოთ ეს, ჩვენ უნდა გავაგრძელოთ იმვარსკვალვების ორბიტებზე დაკვირვება რომლებიც უფრო შორსაა. ამისათვის ჩვენ უფრო რთული ტექნოლოგიები გვჭირდება ვიდრე გვაქვს დღეს
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.
იმიტომ რომ, როცა ვთქვი რომ ჩვენ ვაკორექტირებთ ატმოსფერულ ზემოქმედებას, ჩვენ მხოლოდ შეცდომების ნახევარს ვასწორებთ. ჩვენ ამას ატმოსფეროში ლაზერის სხივით ვაკეთებთ ვფიქრობ შემდეგში ჩვენ უფრო მეტ ლაზერს გამოვიყენებთ და ეს არის ის რისი იმედიც გვაქვს მომდევნო წლებში. და უფრო შორეული მომავლისთვის გვინდა ავაშენოთ უფრო დიდი ტელესკოპები, იმიტომ რომ, გახსოვდეთ დიდი უკეთესია ასტრონომიისთვის.
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.
გვინდა 30 მეტრიანი ტელესკოპის აშენება. და ამ ტელესკოპით ჩვენ შეგვიძლია ვნახოთ ვარსკვლავები რომლებიც უფრო ახლოს არის გალაქტიკის ცენტრთან. და იმედი გვაქვს შევამოწმოთ აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის ზოგიერთი ასპექტები კოსმოლოგიის ზოგიერთი იდეები გალაქტიკების ფორმირების შესახებ. ასე რომ, ამ ექსპერიმენტის მომავალი ძალიან მომხიბლველია,
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.
დასასრულს მე მინდა განახოთ ანიმაცია თუ როგორ მოძრაობენ ეს ვარსკვლავები ორბიტებზე, სამ განზომილებაში. და იმედი მაქვს, სხვა თუ არა, იმაში მაინც დაგარწმუნეთ რომ ფაქტია გვაქვს სუპერმასიური შავი ხვრელი გალაქტიკის ცენტრში. და ეს იმას ნიშნავს რომ შავი ხვრელები არსებობს ჩვენს სამყაროში, და ჩვენ ეს უნდა შევისწავლოთ, ავხსნათ თუ როგორ შეიძლება ასეთი ობიექტების ფიზიკურ სამყაროში არსებობა
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.
მეორე, ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ იმას თუ როგორ ურთიერთქმედებს სუპერმასიური შავი ხვრელები და შესაძლოა გავიგოთ მათი როლი გალაქტიკების ფორმირებაში.
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)
და ბოლო და არა უკანასკნელი, არც ერთი ამათგანი არ მოხდებოდა რომ არა დიდი პროგრესი რომელიც გაკეთდა ტექნოლოგიებში და ვფიქრობთ რომ ეს სეფერო საოცრად სწრაფად ვითარდება, და ძალიან ბევრს მოველით მისგან მომავალში. დიდი მადლობა (ტაში)