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.
눈에 보이지 않는 것을 어떻게 관측할까요? 이것이 블랙홀을 연구하고 발견하고자 하는 사람이 갖고 있는 기본적인 질문입니다. 왜냐하면 블랙홀이란 그 중력의 힘이 너무나 강한 나머지 심지어는 빛조차 탈출할 수 없어서 직접적으로 관찰할 수 없기 때문입니다.
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.
그래서 오늘 제가 말씀드리고자 하는 주제는 아주 특별한 블랙홀에 관한 것입니다. 저의 관심사는 과연 우리가 살고 있는 은하 한가운데에 초거대 블랙홀이라고 불리는 거대한 블랙홀이 정말로 존재하는가 입니다. 이 주제가 흥미로운 이유는 이 별난 물체가 실제로 존재하는지 증명할 수 있는 기회를 주기 때문입니다. 또 다른 이유는 이런 초거대 블랙홀들이 어떻게 주변 환경과 상호작용하는지 이해하는 동시에, 이들 블랙홀이 속한 은하의 형성과 진화에 어떤 영향을 주는지 파악할 수 있기 때문입니다.
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.
시작하기에 앞서 먼저 블랙홀이 무엇인지 알아야 블랙홀의 증거를 이해 할 수 있습니다. 그럼 대체 블랙홀이란 무엇일까요? 여러가지 의미에서 블랙홀이란 엄청나게 단순한 물체입니다. 왜냐하면 블랙홀은 딱 세가지 특징만을 지니기 때문입니다. 질량, 회전, 그리고 전하(電荷)입니다. 저는 그 중 질량에 관해서만 이야기하려 합니다. 그런 의미에서 블랙홀은 꽤나 단순한 물체이지만 다른 의미로 상대적으로 특이한 물리 이론이 필요하기 때문에 꽤나 복잡한 물체라고도 할 수 있습니다. 어떤 의미로는 우주 물리학을 뒤엎어버리는 것이기도 합니다.
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.
하지만 오늘 블랙홀을 이해하고 실제로 존재함을 설명하기 위한 방법으로 크기가 0인 공간에 질량을 쑤셔넣은 어떤 물체를 생각해 보고자 합니다. 즉, 엄청난 질량을 가졌지만 유한한 크기를 갖지 못한 물체가 대체 어떠한 물체인지를 설명드리겠습니다. 조금 어려울지도 모르겠네요.
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.
하지만 다행히도 볼 수있는 유한한 크기가 있으며, 그것은 슈바르츠실트 반경이란 이름으로 알려져 있습니다. 그 이름은 반경이 왜 그렇게 중요한가를 알아낸 사람의 이름을 따서 지어졌습니다. 블랙홀은 크기가 없기 때문에 슈바르츠실트 반경은 가상의 반경입니다. 대체 왜 그게 중요한걸까요? 왜냐하면 그것은 어떠한 물체라도 블랙홀이 될 수 있다라는걸 나타내기 때문입니다. 결국 여러분이나 여러분의 옆 사람이나 여러분의 휴대폰이나 이 강연장이나 슈바르츠실트 반경 이하로 압축되면 블랙홀이 되어버리는 것입니다.
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.
그렇게 되면 어떤일이 일어날까요. 그곳에선 중력이 모든것을 지배합니다. 중력이 다른 모든 힘을 압도하게 되죠. 그리고 그 물체는 무한히 작은 물체로 붕괴를 계속하게 됩니다. 그것이 블랙홀입니다. 지구를 각설탕 크기로 압축한다면 블랙홀이 됩니다. 이 경우, 각설탕의 크기가 지구의 슈바르츠실트 반경이 되기 때문입니다.
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.
이제 요점은 슈바르츠실트 반경이 얼마인가 알아내는 것인데, 그게 얼마인지 알아내는 것은 실제론 간단하다는게 밝혀졌습니다. 그것은 바로 물체의 질량에 달려 있습니다. 질량이 큰 물체는 슈바르츠실트 반경도 크고 작은 물체는 작습니다. 만약 태양을 옥스포드 대학 크기로 압축한다면 블랙홀이 되는 겁니다.
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.
이제 슈바르츠실트 반경이 무엇인지 아시겠죠? 이해하는데 상당히 도움이 되는 개념으로 블랙홀이 언제 형성되는지 뿐만 아니라 블랙홀의 증거가 되는 중요한 요소들도 알려주기 때문입니다. 딱 두가지만 알면 됩니다. 블랙홀이라는걸 증명하고 싶은 어떤 물체의 질량과 슈바르츠실트 반경입니다. 그리고 슈바르츠실트 반경은 질량에 의해 결정되므로 실제로는 질량만 알면 되는것이죠.
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.
결국 여러분에게 블랙홀이 실제로 존재한다는걸 이해시키기 위해서 슈바르츠실트 안에 갇혀 있는 어떤 물체가 존재한다는것을 보여드리는 것이 제 할일입니다. 여러분은 그냥 미심쩍은 눈으로 보시면 됩니다. 저는 일반적인 블랙홀이 아니라 초거대 블랙홀에 대한 이야기를 하려고 합니다.
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.
일단 일반적인 블랙홀에 대해 조금 말씀드리겠습니다. '일반적' 인 블랙홀이란게 있다고 해 보죠. 일반적인 블랙홀은 삶을 마친 초신성의 마지막 모습이라고 알려져있습니다. 즉, 태양보다 엄청나게 큰 거대한 질량을 가지고 생겨난 항성은 그 생애를 마치는 순간 폭발을 일으켜, 보시는 바와 같이 아름다은 초신성폭발의 잔해를 남깁니다. 그리고 그 초신성폭발의 잔해 가운데 작은 블랙홀이 생겨납니다. 대략 태양 질량의 3배정도 입니다. 천문학적규모로 이야기한다면 그 블랙홀은 상당히 작은 편입니다.
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.
네, 이제부터는 초거대 블랙홀에 대해 이야기하겠습니다. 초거대 블랙홀은 은하중심부에 있다고 알려져 있습니다. 허블우주망원경이 촬영한 이 아름다운 사진은 은하들이 여러가지 형태를 가지고 있음을 보여줍니다. 큰 것도 있고 작은 것도 있습니다. 이 사진에 보이는 거의 대부분이 은하입니다. 사진의 좌측 상단에 멋진 나선은하가 있습니다. 그 은하에는 1천억개의 항성이 있습니다. 어느 정도 크기인지 감이 오시나요? 그리고 지금 보시는 은하와 같이 은하로부터 온 모든 빛은 항성들이 내뿜는 빛들입니다. 결국 항성이 있기 때문에 은하가 보이는 것이죠.
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.
중심에는 상당히 특이한 은하가 있습니다. 눈에 띄는 은하이기 때문에 저는 이것를 은하 세계의 프리마돈나라고 부르고 싶습니다. 우리는 활동성 은하핵 이라고 부르죠. 왜나하면 그 은하의 중심핵 또는 중앙부는 상당히 왕성하게 활동하기 때문입니다. 그래서 그 중심부에서 대부분의 별빛이 흘러 나오는 것입니다. 게다가 예상치보다 훨씬 에너지가 높아서 항성의 빛으로는 설명할 수 없는 빛도 보입니다. 지금 우리가 보고 있는 그러한 은하들입니다. 중앙부에서 제트를 내뿜고 있는것도 보입니다. 은하가 항성만으로 이루어져 있다고 생각하면 이 에너지원을 설명할 수 없습니다.
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.
그래서 거기에 초거대 블랙홀이 있기 때문에 물질이 거기로 빨려들어가고 있다고 추측하고 있는 것입니다. 결국 블랙홀을 직접 볼 수는 없지만 그곳의 중력에너지가 빛으로 변환되어 우리에게 보이고 있는 것입니다. 그것이 초거대 블랙홀이 은하중심부에 있을거라고 생각하는 이유입니다. 하지만 이것은 간접적인 이론입니다.
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.
그럼에도 불구하고 그러한 사실로부터 초거대 블랙홀이 프리마돈나 은하뿐만 아니라 오히려 모든 은하의 중심에 존재하는것이 아닌가 하고 추측하고 있습니다. 예를 들어, 이것은 일반적인 은하인데 우리가 보고 있는것은 항성의 빛입니다. 만약 여기에 초거대 블랙홀이 있다고 한다면 그 블랙홀이 '다이어트중이다' 라고 할 수 있겠죠. 왜냐하면 그것이 활동성 은하핵에서 보이는 에너지현상을 억제하고 있기 때문입니다.
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.
만약 이러한 눈으로 보이지 않는 블랙홀을 은하중심에서 찾는다고 한다면 가장 적합한 것은 우리 은하입니다. 이것은 우리 은하 중심부를 광각으로 촬영한 사진입니다. 별의 띠가 보이고 있습니다. 우리들이 평평하고 원반 모양을 한 형태의 은하에 살고 있기 때문입니다. 우리는 그 중간지대에 살고 있고 거기서 중심방향을 보면 은하면을 형성하는 면 또는 그 띠를 볼 수 있습니다.
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.
우리 은하를 연구해서 좋은 점은 단순히 그것이 우리에게 가장 가까운 은하중심부이기 때문입니다. 그 다음으로 가까운 은하라도 100배 멀리 떨어져 있죠. 그렇기 때문에 다른 은하 보다 우리 은하를 더 자세히 볼 수 있습니다. 지금부터 보여드릴겁니다만, 어느 정도 자세히 보이는가가 연구의 열쇠가 됩니다.
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.
그럼 천문학자는 어떻게 작은 공간에 거대한 질량이 존재한다고 이야기하는 것일까요? 그게 제가 오늘 보여드려야 할 것입니다. 우리가 쓰는 방법은 항성들이 블랙홀의 주위를 돌고 있는것을 관찰하는 것입니다. 항성은 행성이 태양의 주위를 도는것과 마찬가지로 블랙홀의 주위를 돌고 있습니다. 중력에 의한 인력으로 물체의 공전궤도가 정해지는 것입니다. 만약 거기에 거대한 질량이 존재하지 않는다면 항성은 날아가버리거나 좀 더 천천히 공전을 하겠죠. 왜냐하면 어떻게 공전하는가를 결정하는건 궤도안에 있는 질량이기 때문입니다.
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.
이거 딱 좋군요. 왜냐하면 제 일은 작은 공간에 거대한 질량이 있다는걸 설명하는 것이기 때문이죠. 결국 별이 공전하는 속도를 안다면 질량을 알 수 있으며 궤도의 크기를 안다면 궤도의 반경도 알 수 있습니다. 그렇기 때문에 저는 은하 중심에 가능한 가까운 항성을 보고 싶은것입니다. 여러분에게 가능한 작은 영역에 질량이 있다는걸 보여드리고 싶기 때문이죠. 그래서 할 수 있는 한 자세한 모습을 보고 싶어 하는 것입니다. 그러한 이유로 이 연구를 위해 세계최대의 망원경을 사용하고 있습니다.
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.
여기는 케크 천문대입니다. 10미터짜리 반사경을 가진 망원경이 2개 있고 지름이 대략 테니스코트 정도의 크기입니다. 상당히 좋은 망원경이죠. 왜냐하면 커다란 망원경은 더 크면 클수록 작은 부분을 자세하게 볼 수 있도록 해 주기 때문입니다, 그러나 지상에 있는 모든 망원경은 그 성능을 발휘하는데 문제가 조금 있습니다. 그것은 대기 때문입니다. 대기 덕분에 우리들은 지구에 살수 있죠. 좋은 것입니다. 그러나 대기를 통해 천체의 빛을 보는 천문학자는 상대적으로 어려움이 있습니다.
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.
작은 개울의 물 위에서 물 속 밑바닥에 있는 자갈을 보는 것과 비슷한 이치입니다. 물속에 있는 자갈을 보면 물의 흐름이 계속해서 산란을 일으켜 바닥에 있는 자갈을 자세히 보기가 매우 어렵습니다. 마찬가지로 대기는 계속해서 움직이기 때문에 대기를 통해서 천체의 빛을 관측하는것은 상당히 어려운 일입니다.
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.
저는 제가 일하는 대부분의 시간동안 대기의 어른거림을 보정하고 또렷한 영상을 얻는데 시간을 보냈습니다. 그리하여 대략 20배정도 향상된 결과를 얻었습니다. 만약 생활을 20배 개선하는 방법을 알 수 있다면 라이프스타일도 전혀 다른것이 되겠지요. 급여에서도 그럴 것이고 아이들에 대해서도 그렇겠지요.
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.
보고 계신 동영상은 우리들이 사용하고 있는 적응광학계 (adaptive optics) 라고 불리는 기술의 일례입니다. 지금 보시는 영상에서는 이 기술을 사용하지 않았을때 보이는 영상, 즉 보통 보이는 별의 영상이 보이고 박스 부분은 은하의 중심에 고정되어 있습니다. 거기에 블랙홀이 있을 것입니다. 이 기술이 없이는 별이 보이지 않습니다. 보정기술을 사용하면 갑자기 별이 보이기 시작합니다. 이 기술로 망원경의 광학시스템에 대기의 어른거림에 대항하여 지속적으로 변형하는 망원경을 도입하고 있습니다. 그래서 망원경이 이렇게 멋진 안경을 쓰고 있는거죠.
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.
여기서부터 몇 장의 슬라이드는 그 작은 사각형 안쪽 부분에 주목할것입니다. 다른 부분도 보이지만, 작은 사각형 안에 있는 별에만 주목해 보겠습니다. 저는 항성이 어떻게 움직이는가를 알고 싶었습니다. 그런데 이 연구를 통해 항성이 상당히 빠르게 움직이고 있다는게 밝혀졌습니다. 우리는 이 연구를 15년간 해 왔으며, 항성들이 공전운동을 하고 있는 것을 알았습니다.
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.
대체로 천문학자들은 좋아하는 항성을 하나쯤 가지고 있는데, 저는 오늘 제가 좋아하는 항성을 소개 하겠습니다. SO-2, 제가 가장 좋아하는 항성입니다. 왜냐하면 단 15년만에 일주하고 있기 때문이죠. 그게 얼마나 짧은 것인가라고 말씀드리면, 예를들어 태양이 은하중심을 일주하는데 2억년이 걸립니다. 지금까지 알려진 별들 중 은하중심에 가장 가까웠던 별은 무려 500년에 걸쳐 일주합니다. 이 별은 인간의 수명 내에 일주를 하는 것이죠. 어떤 면에서는 심오한 것입니다.
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.
하지만 이것이 연구의 핵심입니다. 항성의 궤도를 통해 . 이와 같이 작은 반경 안에 어느 정도의 질량이 있는지를 알 수 있습니다 지금 보여드리는 사진에서는 연구를 하기 전에 은하중심부의 질량이 들어 있다고 여겨지던 크기를 보여주고 있습니다. 예전부터 이 원의 중심에 태양의 400배 되는 질량이 있는 것으로 알려져 왔습니다. 보시다시피 원의 중심에는 여러가지 물질이 존재합니다. 항성이 매우 많이 있지요. 즉, 여러가지 물질이 대량으로 존재하였기 때문에 은하 중심에는 초거대 블랙홀이 있다라고 하는 설 이외에도 많은 또 다른 선택지들이 있었습니다.
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.
그러나 우리들의 연구에 의하면 그와 같은 질량이 1천만분의 1이라고 하는 엄청나게 작은 공간에 있는것이 알려졌습니다. 그래서 이 초거대 블랙홀이 존재한다고 설명할 수 있었던 것입니다. 얼마나 작은가라고 한다면 대충 태양계 전체 크기정도입니다. 즉 태양의 400만배의 질량이 태양계와 같은 정도로 압축되어 있다는 이야기입니다.
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.
결국 제가 말한대로죠? 그렇죠? 제 일은 그것을 슈바르츠실트 반경까지 압축하는것이라고 말했습니다만 실제는 그 정도까지는 하지 못했습니다. 그러나 이렇게 질량이 집중된 현상을 설명하는 방법은 이 이외에는 없습니다, 그리고 이것은 우리 은하중심에 초거대블랙홀이 있다고 하는 증거뿐만 아니라 다른 모든 은하에도 존재한다는 증거가 될 수 있습니다. 그럼 그 다음은 뭘까요? 사실 이것이 현재 기술로 할 수 있는 한계라고 생각합니다. 여기서 문제를 파고들어가보죠.
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.
저는 오늘날 우리가 알 수 있는 은하중심부에 관한 재미있는 몇 가지 예와 함께, 은하중심부에 초거대 블랙홀이 있거나 또는 그렇게 믿고 있다는 것을 간단히 이야기 하였습니다. 이 연구에서 재미있는 점은 은하중심부에 초거대 블랙홀이 있다는 생각을 검토해본 결과, 거의 모든 가설이 실제로 우리가 보는 것과 달랐다는 것입니다. 재미있죠.
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.
두 가지 예를 들어보겠습니다. 은하 중심부에 오랫동안 존재했던 나이든 별들은 블랙홀과 장기간 상호작용하여 어떤 모습이 되어 있을까요? 예상해 보건대 나이든 항성이 블랙홀의 주위에 모여들어 있는 상태겠죠. 블랙홀 근처에 나이든 항성이 많이 있다는 것은 틀림 없을 겁니다.
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.
마찬가지로 또는 대조적으로 젊은 항성은 거기 있을 수가 없을 겁니다. 블랙홀은 별의 요람으로서는 그다지 좋은 장소가 아닙니다. 항성이 생겨나기 위해선 상당히 큰 가스와 먼지 덩어리가 필요합니다. 그것은 상당히 붕괴되기 쉽죠. 블랙홀은 무엇을 한다고 생각하시나요? 가스를 빼앗아갑니다. 한쪽을 더욱 강한 인력으로 끌어당겨 가스 구름이 흩어지고 맙니다. 사실, 별의 탄생은 이러한 장소에서 일어나지 않을거라고 예측하고 있었습니다.
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.
그래서 젊은 항성은 거기 있을 수 없다는거죠. 실제로는 어떨까요? 오늘 보여드린 적 없었던 관측 결과를 사용해 보면 나이든 항성이 어떤 것이고 젊은 항성이 어떤 것인지 알 수가 있습니다. 붉은 것이 나이든 항성이고 푸른 것이 젊은 항성입니다. 노란색은 아직 잘 모릅니다. 이걸 보시고 깜짝 놀라셨겠죠. 나이든 항성은 일부에 불과하고 젊은 항성이 아주 많이 있습니다. 예상과는 완전 반대인거죠.
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.
재미있죠? 이 미스테리한 결과, 이 모순을 어떻게 해결할 것인가를 설명하려고 하고 있습니다. 실제 우리 학교의 대학원생이 오늘 이 순간도 하와이의 케크 망원경으로 관측을 계속하고 있고 다음 단계가 되면 왜 젊은 항성이 많고 나이든 항성이 적은가를 설명할 수 있기를 바라고 있습니다. 더욱 나아가기 위해서는 더 먼 항성의 궤도를 조사할 필요가 있습니다. 그러기 위해서는 아마도 현재보다 더욱더 발전된 기술이 필요할 겁니다.
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.
왜냐하면 저는 대기의 어른거림을 보정하고 있습니다만, 사실 에러의 절반 정도밖에 보정되어 있지 않습니다. 이 작업을 위해 대기속으로 레이저를 쏘아올리고 있으며, 레이저를 조금만 더 늘리면 남은 보정 작업도 가능할 것입니다. 앞으로 수년안에 가능하다면 좋겠다고 희망합니다. 그리고 더 오랜 시간에 걸쳐 더욱 커다란 망원경을 건설하고 싶습니다. 왜냐하면 천문학에서는 커다란 것이 더 좋은 것이기 때문입니다.
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.
그래서 직경 30미터짜리 망원경을 건설하고 싶습니다. 그 망원경을 사용한다면 더욱 은하 중심부에 가까운 항성을 관측하는것이 가능할 것입니다. 그리고 아인슈타인의 일반상대성이론을 검증하고 은하의 형성에 관한 우주론을 검토하고 싶은 것입니다. 이 연구의 미래는 매우 흥미롭습니다.
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.
정리해 보겠습니다. 지금 보여드리는 영상은 이러한 궤도들이 3차원공간에서 어떻게 움직이는가를 보여주고 있습니다. 그리고 무엇보다도 먼저 설명드리고 싶은것은 첫째, 은하중심부에 초거대 블랙홀이 존재한다는것이며 그것이 우주 전체에 존재하고 우리들의 물리학세계를 통해 어떻게 블랙홀을 이해할 수 있는가를 설명하지 않으면 안됩니다.
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.
둘째, 초거대 블랙홀이 어떤 상호작용을 하는가를 관측하고 또한 은하의 형성에 이르는 블랙홀의 역할과 그 방법을 이해하는 것입니다.
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)
그리고 마지막으로 이러한것들 중 어느것 하나라도 기술의 최전선에 다가간 커다란 발전 없이는 일어날 수 없는 일이라는 것이며 또한 그 분야는 상당히 빠르게 발전 하고 있어서 커다란 장래성을 가지고 있다고 생각합니다. 감사합니다. (박수)