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.
Hoe observeer je iets wat je niet kunt zien? Dat is de basisvraag voor iemand die interesse heeft in het vinden en bestuderen van zwarte gaten. Want zwarte gaten zijn objecten waarvan de zwaartekracht zo groot is dat niets eruit kan ontsnappen, zelfs licht niet, en dus kun je het niet zomaar zien.
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.
Dus mijn verhaal van vandaag over zwarte gaten gaat over één zwart gat in het bijzonder. Ik wil graag onderzoeken of er wel of niet een zeer zwaar, wat we ook wel noemen een 'superzwaar' zwart gat in het centrum van ons sterrenstelsel zit. En waarom dat interessant is, is omdat het ons een mogelijkheid geeft om te bewijzen of deze exotische objecten echt bestaan, of niet. Ten tweede geeft het ons de gelegenheid om te begrijpen hoe deze superzware zwarte gaten in interactie met hun omgeving zijn, en om inzicht te krijgen in hoe ze het ontstaan en de ontwikkeling vormgeven van de sterrenstelsels waar ze zich in bevinden.
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.
Dus, om te beginnen moeten we begrijpen wat een zwart gat is zodat we het bewijs voor een zwart gat kunnen begrijpen. Daarom: wat is een zwart gat? Vanuit diverse oogpunten bezien is een zwart gat een ongelooflijk simpel object, omdat er maar drie eigenschappen zijn die je kunt beschrijven: de massa, de draaiïng en de lading. Ik zal het alleen maar over de massa hebben. In die zin is het een heel eenvoudig object. Maar het is ook een ongelooflijk gecompliceerd object waarbij we nogal exotische fysica bij nodig hebben om te beschrijven die op een bepaalde manier de ineenstorting vertegenwoordigt van ons fysieke begrip van het universum.
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.
Maar vandaag wil ik dat jullie een zwart gat op een manier begrijpen, want het bewijs van een zwart gat is door het je voor te stellen als een object waarvan de massa zit opgesloten in nul volume. Dus ondanks het feit dat ik jullie vertel over een object dat superzwaar is, en ik zal zo vertellen wat dat werkelijk betekent, het heeft geen bepaalde grootte. Dit is dus een beetje lastig.
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.
Maar gelukkig is er een bepaalde grootte die je wel kunt zien, en die kennen we als de Schwarzschildradius. En die is vernoemd naar de man die inzag waarom dat zo'n belangrijke radius was. Het is een virtuele radius, geen echte; een zwart gat heeft geen afmeting. Waarom is het dan zo belangrijk? Het is belangrijk omdat het ons zegt dat elk object een zwart gat kan worden. Dus jij, je buurman, je mobieltje, de zaal kan een zwart gat worden als je uitzoekt hoe je het kunt samendrukken tot de grootte van zijn 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.
Wat gebeurt er als dat punt is bereikt? Op dat moment wint de zwaartekracht. Zwaartekracht overwint alle andere bekende krachten. En het object wordt gedwongen verder ineen te storten tot een oneindig klein object. En dan is het een zwart gat. Als ik dus de aarde zou samendrukken tot de grootte van een suikerklontje, dan zou het een zwart gat worden, omdat de grootte van een suikerklontje zijn Schwarzschildradius is.
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.
Het is dus de kunst om uit te vinden wat de Schwarzschildradius is. En het blijkt dat dat vrij simpel uit te vinden is. Het hangt alleen maar af van de massa van het object. Grotere objecten hebben een grotere Schwarzschildradius. Kleinere objecten hebben een kleinere Schwarzschildradius. Als ik de zon zou nemen en die zou samendrukken tot de grootte van de universiteit van Oxford, dan zou het een zwart gat worden.
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.
We weten dus nu wat een Schwarzschildradius is. Het is eigenlijk een erg nuttig concept, want het vertelt ons niet alleen wanneer zich een zwart gat zal vormen, maar het levert ook de sleutel tot het bewijs van een zwart gat. Ik heb maar twee dingen nodig. Ik moet de massa van het object weten waarvan ik stel dat het een zwart gat is, en wat zijn Schwarzschildradius is. En omdat de massa bepaalt wat de Schwarzschildradius is, is er maar één ding wat ik echt hoef te weten.
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.
De manier om jullie dus te overtuigen dat er een zwart is, is door te laten zien dat er een object is dat zit opgesloten binnen zijn Schwarzschildradius. En het is vandaag jullie taak om sceptisch te zijn. Goed, ik ga het niet hebben over een gewoon zwart gat; ik ga het hebben over superzware zwarte gaten.
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.
Ik wilde dus kort ingaan op wat een gewoon zwart gat is, alsof er zoiets bestaat als een gewoon zwart gat. Een gewoon zwart gat wordt gezien als het eindstadium van het leven van een enorm zware ster. Als een ster zijn leven dus begint met veel meer massa dan de massa van de zon, dan beëindigt die zijn leven door te exploderen, en laat dan die prachtige supernova-resten achter zoals we die hier zien. En in die supernova-resten bevindt zich dan een klein zwart gat met een massa van ongeveer drie keer die van de zon. Op astronomische schaal is dat een heel klein zwart gat.
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.
Waar ik het dus over wil hebben zijn de superzware zwarte gaten. De superzware zwarte gaten vermoedt men aanwezig in het centrum van sterrenstelsels. En deze prachtige foto die werd genomen door de Hubble ruimtetelescoop laat jullie zien dat sterrenstelsels in soorten en maten voorkomen. Er zijn grote. Er zijn kleine. Bijna elk object in deze foto is een sterrenstelsel. Er is een hele mooie spiraal in de linker bovenhoek. En er zijn honderd miljard sterren in dat stelsel, om het even in perspectief te plaatsen. En al het licht dat we zien van een doorsnee sterrenstelsel, zoals de sterrenstelsels die we hier zien, is afkomstig van het licht van de sterren. We zien sterrenstelsels dus vanwege het licht van de sterren.
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.
Goed, er zijn een paar nogal exotische sterrenstelsels. Die noem ik de prima donna van de sterrenstelsels, omdat ze een beetje de blits maken. We noemen ze actieve sterrenstelsels. We noemen ze zo omdat hun centra zeer actief zijn. Hier uit het midden is de plek waar het meeste sterrenlicht vandaan komt. Maar wat we feitelijk zien is licht wat niet verklaard kan worden door sterrenlicht. Het is veel energetischer. Het is zelfs zoals de voorbeelden die we hier zien. Er zijn ook stralen die vanuit het centrum komen. Opnieuw een energiebron die zeer lastig te verklaren is als je je sterrenstelsels voorstelt alsof ze slechts uit sterren zijn samengesteld.
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.
Wat mensen dus dachten, was dat er misschien superzware zwarte gaten zijn waar materie in valt. Je kunt het zwarte gat zelf niet zien, maar je kunt de zwaartekrachtenergie van het zwarte gat omzetten in het licht dat we zien. Er is dus de gedachte dat superzware zwarte gaten misschien bestaan in het centrum van sterrenstelsels. Maar dat is een wat indirecte redenering.
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.
Desondanks gaf dat aanleiding tot het besef dat het misschien niet alleen deze prima donna's zijn die superzware zwarte gaten bezitten, maar veeleer dat alle sterrenstelsels dit soort superzware zwarte gaten in hun centrum hebben. En als dat zo is -- En dit is een voorbeeld van een normaal sterrenstelsel; wat we zien is het sterrenlicht. En als er een superzwaar zwart gat is, dan moeten we aannemen dat het een zwart gat op dieet is. Want op die manier onderdruk je de energetische fenomenen die we zien in actieve sterrenstelsels.
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.
Als we op zoek gaan naar deze verholen zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels, dan is de beste plek om te zoeken onze eigen Melkweg. Dit is een groothoekopname, genomen van het centrum van de Melkweg. En wat we zien is een rij sterren. Dat komt omdat we in een sterrenstelsel leven dat een afgeplatte, schijfvormige structuur heeft. En we zitten er midden in, dus als we naar het centrum kijken dan zien we een plat vlak dat het vlak van het sterrenstelsel beschrijft, of een lijn die het platte vlak van de Melkweg beschrijft.
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.
Het voordeel van het bestuderen van ons eigen sterrenstelsel is dat het gewoon het dichtstbijzijnde voorbeeld is van een centrum van een sterrenstelsel, want het daaropvolgende sterrenstelsel is 100 keer verder weg. We kunnen daarom veel meer details zien in onze eigen Melkweg dan waar dan ook. En zoals jullie zometeen zien, het vermogen om details waar te nemen staat centraal bij dit experiment.
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.
Hoe bewijzen astronomen dan dat er veel massa is binnen in een klein volume? Ik heb de taak dat vandaag aan jullie te laten zien. Hoe we dat doen: we observeren de manier waarop sterren rondom het zwarte gat draaien. Sterren draaien om een zwart gat op dezelfde manier als planeten om de zon draaien. Het is de aantrekking van de zwaartekracht die deze dingen in een baan houden. Als er geen zware objecten waren dan zouden deze dingen wegvliegen, of tenminste veel langzamer bewegen want het enige wat bepaalt hoe ze rondjes draaien is hoeveel massa zich binnen in zijn baan bevindt.
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.
Dat is dus mooi, want het was mijn taak te laten zien dat er veel massa in een klein volume huist. Als ik dus weet hoe snel hij omloopt, dan weet ik de massa. En als ik de afmeting van de baan weet, dan weet ik de straal. Ik wil daarom de sterren zien die zo dicht mogelijk tegen het centrum van het sterrenstelsel aan zitten. Want ik wil aantonen dat er zich massa in een zo klein mogelijk gebied bevindt. Dat betekent dus dat ik veel details wil zien. En dat is de reden dat we voor dit experiment 's werelds grootste telescoop hebben gebruikt.
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.
Dit is het Keck observatorium. Er zijn twee telescopen met een spiegel van 10 meter, wat ongeveer de diameter van een tennisbaan is. Welnu, dat is geweldig want de verkiezingsbelofte van grote telescopen is: hoe groter de telescoop des te kleiner de details die we kunnen zien. Maar het blijkt dat deze telescopen, of welke andere telescoop op aarde dan ook, wat problemen had om zijn verkiezingsbelofte na te komen. En dat komt door de atmosfeer. Atmosfeer is prima voor ons; het zorgt ervoor dat we hier op aarde kunnen overleven. Maar het is nogal uitdagend voor astronomen die door de atmosfeer heen willen kijken naar astronomische bronnen.
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.
Om je een beeld te geven van hoe het is, het is alsof je naar een steentje kijkt op de bodem van een beekje. Als je kijkt naar het steentje op de bodem van het beekje, het beekje is voortdurend in beweging en turbulent, en dat maakt het erg moeilijk het steentje op de bodem te zien. Het is net zo moeilijk, op precies dezelfde manier, om astronomische bronnen te zien, vanwege de atmosfeer die er voortdurend langs beweegt.
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.
Ik heb daarom veel van mijn tijd gestoken in manieren om te corrigeren voor de atmosfeer, om ons een helderder beeld te geven. En dat geeft ons ongeveer een factor 20 extra. Ik denk dat jullie het ermee eens zijn dat als je uit kunt vinden hoe je je leven met een factor 20 kunt verbeteren, dan heb je je levensstijl waarschijnlijk een stuk verbeterd, bijvoorbeeld je salaris, dat zou je merken, of je kinderen, dat zou je merken.
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.
Deze animatie hier laat een voorbeeld zien van de technieken die we gebruiken, genaamd 'adaptive optics'. Je ziet hier een animatie die beelden toont tussen een voorbeeld van wat je ziet als je deze techniek niet gebruikt, met andere woorden: gewoon een foto van de sterren. En het kader is gecentreerd op het centrum van de melkweg waar we denken dat het zwart gat is. Zonder deze techniek kun je dus geen sterren zien. Met deze techniek kun je het opeens zien. De technologie werkt door een spiegel in te brengen in het optisch systeem van de telescoop die continu verandert om de invloed van de atmosfeer tegen te gaan. Het lijkt dus op een hele modieuze bril voor je telescoop.
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.
Goed, in de volgende dia's richt ik me alleen even op dat kleine vierkantje daar. We kijken dus alleen naar de sterren in dat vierkantje, ook al hebben we naar alle sterren gekeken. Ik wil dat jullie zien hoe deze zich hebben verplaatst. En gedurende het experiment hebben deze sterren zich over een enorme afstand verplaatst. We hebben dit experiment 15 jaar lang gedaan, en we zien de sterren helemaal rond gaan.
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.
De meeste astronomen hebben een favoriete ster, en de mijne is vandaag die ster daar, SO-2. Zeer zeker mijn favoriete ster. Dat komt omdat 'ie rondgaat in slechts 15 jaar. En om je een indruk te geven van hoe kort dat is, de zon doet er 200 miljoen jaar over om rond het centrum van de Melkweg te draaien. Sterren die we al kenden, die het dichtst bij het centrum van de Melkweg lagen, doen er 500 jaar over. En deze, deze doet een mensenleven over een rondgang. Dat is ergens wel diepzinnig.
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.
Maar het is de sleutel tot dit experiment. De baan vertelt me hoeveel massa er is binnen een zeer kleine straal. Goed, de volgende foto laat zien wat vóór dit experiment de grootte was waarbinnen we de massa van het centrum van de Melkweg konden beperken. Wat we eerst wisten was dat er vier miljoen keer de massa van de zon in die cirkel was. En zoals je ziet, er is veel ander spul binnen die cirkel. Je kunt veel sterren zien. Er waren dus een boel alternatieven voor het idee dat er een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg was, omdat je er een hoop spul in kon doen.
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.
Maar met dit experiment hebben we dezelfde massa beperkt tot een veel kleiner volume dat tienduizend keer kleiner is. En daardoor konden we laten zien dat er een superzwaar zwart gat is. Om je een idee te geven over hoe klein dat is, dat is de grootte van ons zonnestelsel. We proppen dus vier miljoen keer de massa van de zon in dat kleine volume.
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.
Goed, we moeten de waarheid spreken. Nietwaar? Ik zei dat het mijn taak was tot aan de Schwarzschildradius te komen. En de waarheid is, ik ben er nog niet. Maar eigenlijk hebben we nu geen alternatief om deze samenbundeling van massa te verklaren. En in feite is het het beste bewijs wat we tot nu toe hebben voor niet alleen het bestaan van een superzwaar zwart gat in het centrum van onze Melkweg, maar voor elke in het universum. Wat gaat er nu gebeuren? Ik denk eigenlijk dat het niet beter wordt dan dit met de huidige technologie, dus laten we opschieten met het probleem.
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.
Dus wat ik jullie kort wil vertellen, zijn een paar voorbeelden van de opwinding over wat we nu kunnen doen in het centrum van de Melkweg, nu we weten dat daar, of althans het idee hebben, dat daar een superzwaar zwart gat is. En het leuke deel van dit experiment is, dat terwijl we onze ideeën hebben getest over de gevolgen van een superzwaar zwart gat in het centrum van onze Melkweg, dat ze stuk voor stuk niet consistent zijn met wat we feitelijk zien. En dat is het leuke.
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.
Ik zal dan de twee voorbeelden laten zien. Je kunt je afvragen: "Wat verwacht je van de oude sterren, sterren die al een hele lange tijd bij het centrum van de Melkweg zijn, die hebben meer dan genoeg tijd gehad om te reageren op het zwarte gat." Wat je daar verwacht is dat oude sterren sterk in een kluitje rond het zwarte gat zitten. Je moet veel oude sterren naast dat zwarte gat kunnen zien.
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.
Op dezelfde manier, of in tegenstelling daarmee zouden de jonge sterren die zouden daar niet moeten zijn. Een zwart gat is geen goede buurman van een moleculaire wolk. Om een ster te formeren heb je een grote bal gas en stof nodig die ineen stort. En het is een erg kwetsbare entiteit. En wat doet het grote zwarte gat? Hij rukt die gaswolk uit elkaar. Hij trekt aan een kant veel sterker dan aan de andere en de wolk scheurt uit elkaar. We verwachten zelfs dat ster-formatie niet plaatsvindt in die omgeving.
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.
Je zult dus geen jonge sterren zien. Wat zien we dan wel? Met behulp van observaties die ik vandaag niet heb laten zien, kunnen we daadwerkelijk uitvogelen welke oud en welke jong zijn. De oude zijn rood. De jonge zijn blauw. En de gele, dat weten we nog niet. Je begrijpt de verbazing al. Er is een gebrek aan oude sterren. Er is een overvloed aan jonge sterren, dat is dus exact tegengesteld aan de voorspelling.
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.
Dit is dus het leuke deel. En dit is feitelijk wat we tegenwoordig proberen uit te zoeken, dat mysterie van hoe je -- hoe los je die tegenstelling op. Mijn laatstejaars studenten zijn precies op dit moment vandaag bij de telescoop in Hawaii, ze doen observaties die ons hopelijk naar het volgende stadium voeren, waar we de vraag het hoofd kunnen bieden waarom er zoveel jonge sterren zijn, en zo weinig oude sterren. Om vooruitgang te boeken moeten we echt kijken naar de banen van sterren die veel verder weg liggen. Om dat te kunnen hebben we waarschijnlijk veel meer geavanceerde technologie nodig dan we nu hebben.
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.
Omdat we in werkelijkheid, ook al zei ik dat we corrigeren voor de aardse atmosfeer, we corrigeren eigenlijk maar voor de helft van de fouten die er in zitten. Dit doen we door een laser omhoog de atmosfeer in te schieten, en wat we denken te kunnen doen als we een aantal meer schijnen, is dat we de rest kunnen corrigeren. Dat hopen we dus te doen in de komende paar jaar. En veel verder kijkend in de toekomst hopen we nog grotere telescopen te kunnen bouwen, want weet je nog? Groter is beter in de astronomie.
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.
We willen dus een 30-meter telescoop bouwen. Met deze telescoop zouden we sterren moeten kunnen zien die nog veel dichter tegen het centrum van de Melkweg liggen. En hopelijk zijn we in staat een aantal van Einstein's theorieën over algemene relativiteit te testen, een aantal cosmologische ideeën over hoe sterrenstelsels ontstaan. Dus, wij geloven dat de toekomst van dit experiment erg spannend is.
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.
Om af te ronden laat ik jullie een animatie zien dat in principe laat zien hoe banen zich verplaatsen, in drie dimensies. En ik hoop dat het in ieder geval is gelukt jullie te overtuigen dat we, in werkelijkheid, een superzwaar zwart gat hebben in het centrum van de Melkweg. En dat betekent dat deze dingen bestaan in ons universum, en we moeten het bewijzen, we moet uitleggen hoe deze objecten in onze fysieke wereld kunnen bestaan.
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.
Ten tweede zijn we in staat geweest te kijken naar de interactie van de interactie van superzware zwarte gaten en misschien de rol te begrijpen die ze spelen in het vormgeven van wat sterrenstelsels zijn en hoe ze werken.
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)
En 'last but not least', hier zou niets van terecht zijn gekomen zonder de komst van die enorme vooruitgang die is geboekt op het gebied van de technologie. We denken dat dat een gebied is dat zich ongelooflijk snel ontwikkelt, en veel in petto heeft voor de toekomst. Dank u wel. (Applaus)