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.
Làm cách nào để quan sát thứ mà bạn không thể nhìn thấy ? Đây là câu hỏi cơ bản với những ai thích thú trong việc tìm kiếm và nghiên cứu về các hố đen. Vì hố đen là những vật thể có lực hút cực lớn mà không thứ gì có thế thoát khỏi, thậm chí cả ánh sáng nên bạn không thể nhìn thấy nó một cách trực tiếp.
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.
Câu chuyện về các hố đen của tôi hôm nay là là về một hố đen đặc biệt. Tôi hứng thú với việc tìm kiếm có hay không thứ thực sự rất lớn, mà chúng ta thường gọi hố đen “siêu lớn" ở trung tâm giải Ngân Hà của chúng ta. Và lý do của sự thích thú đó là vì nó đưa cho chúng ta khả năng để chứng minh rằng vật thể kì lạ này có tồn tại hay không Điều thứ hai là nó cho chúng ta cơ hội để hiểu bằng cách nào những siêu hố đen tương tác với môi trường của nó, và để hiểu chúng ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của những thiên hà mà chúng cư ngụ.
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.
Thế nên, để bắt đầu, chúng ta cần hiểu lỗ đen là gì như thế chúng ta có thể biết cách chứng minh một hố đen. Vậy, hố đen là gì? Vâng, có thể nói hố đen là một vật thể cực kì đơn giản, bởi vì chỉ có ba tính chất để bạn mô tả nó: khối lượng sự quay tròn, và sự tích điện Và tôi sẽ chỉ nói về khối lượng. Về mặt đó, hố đen là một vật thể rất đơn giản. Nhưng ở mặt khác, nó lại là một vật thể vô cùng phức tạp mà chúng cần loại vật lý tương đối lạ thường để mô tả, và hiểu theo một cách nào đó thì nó phá vỡ những hiểu biết vật lý của chúng ta về vũ trụ
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.
Nhưng hôm nay, cách tôi muốn bạn hiểu về hố đen, để chứng minh nó, là nghĩ về nó như một vật thể có khối lượng bị nén tới mức có thể tích bằng 0. Vì vậy, bất chấp sự thật rằng tôi sẽ nói với các bạn về một vật thể có với kích cỡ siêu lớn và tôi sẽ nói đâu là ý nghĩa thật ngay sau đây, lỗ đen không có kích cỡ xác định. Như thế, ở đây có một chút phức tạp
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.
Nhưng may mắn thay có một kích cỡ xác định mà bạn có thể thấy, đó là bán kính hấp dẫn (bán kính Schawarzschild). được đặt theo tên của người tìm ra nó. Tại sao bán kính này lại quan trọng? Đây là một bán kính ảo, không có thật; hố đen không có kích cỡ. Vậy tại sao nó lại quan trọng? Nó quan trọng bởi vì nó cho chúng ta biết rằng bất kì một vật thể nào cũng có thể trở thành một hố đen Điều này nghĩa là bạn, hàng xóm, điện thoại của bạn, hay giảng đường đều có thể trở thành một hố đen Nếu bạn có thể hình dung làm cách nào để nén nó xuống thành kích cỡ của bán kính hấp dẫn ( Schwarzschild )
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.
Ở điểm đó, chuyện gì sẽ xảy ra? Ở điểm đó trọng lực thắng. Trọng lực thắng tất cả mọi lực đã được biết. Và vật thể chịu lực đó tiếp tục sụp đổ thành những vật thể nhỏ vô hạn. Và sau đó nó trở thành một hố đen. Như thế, nếu tôi nén trái đất xuống kích cỡ của một viên đường, nó sẽ trở thành một lỗ đen, Bởi vì kích cỡ của một viên đường là bán kính hấp dẫn của nó.
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.
Bây giờ, chìa khóa ở đây là hình dung ra bán kính hấp dẫn đó là gì. Và nó thực sự khá đơn giản để hình dung. Nó chỉ phụ thuộc vào khối lượng của vật thể. Vật thể càng lớn thì bán kính hấp dẫn càng lớn. Vật thể càng nhỏ thì bán kính hấp dẫn càng nhỏ. Do vậy, nếu tôi mang mặt trời và nén nó xuống thành phạm vi của Trường Đại học Oxford, nó sẽ trở thành một hố đen.
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.
Như thế, bây giờ chúng ta đã biết bán kính hấp dẫn là gì. Và nó là một khái niệm thực sự khá hữu dụng, bởi vì nó không chỉ nói cho chúng ta biết khi nào hố đen sẽ hình thành, mà còn đưa cho chúng ta chìa khóa về bằng chứng của hố đen. Tôi chỉ cần hai thứ. I cần hiểu khối lượng của vật thể. Tôi đang khẳng định một hố đen, và cái gi là bán kính hấp dẫn của nó Và từ khi khối lượng quyết định bán kính hấp dẫn, thì thật ra chỉ còn một thứ tôi thực sự cần biết.
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.
Vậy nên, công việc của tôi khi thuyết phục bạn rằng có một hố đen, là chỉ ra rằng có một vài vật thể được giới hạn trong bán kính hấp dẫn của nó. Và việc của bạn hôm nay là nghi ngờ. Vâng, do đó, tôi sẽ nói về hố đen không bình thường; Tôi sẽ nói về hố đen siêu lớn.
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.
Vậy, tôi muốn nói vài từ về thế nào là một hố đen bình thường, nếu như có thứ được xem là một hố đen bình thường. Một hố đen bình thường là trạng thái sau cùng trong vòng đời của một ngôi sao khổng lồ. Như thế, nếu cuộc sống của một ngôi sao bắt đầu kết thúc với khối lượng lớn hơn nhiều khổi lượng của mặt trời, nó sẽ kết thúc vòng đời bằng cách nổ tung và để lại đằng sau những dấu tích tuyệt đẹp của siêu tân tinh mà chúng ta thấy ở đây. Và bên trong những dấu vết còn lại của siêu tân tinh sẽ là một lỗ đen nhỏ có khối lượng gấp 3 lần khối lượng của Mặt Trời. Trong đo lường của thiên văn học đó là một lỗ đen rất nhỏ.
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.
Bây giờ, tôi muốn nói về những lỗ đen siêu lớn. Và những siêu lỗ đen được cho là nằm ở trung tâm của những thiên hà. Và bức ảnh tuyệt đẹp này được chụp từ kính viễn vọng Hubble cho thấy các thiên hà có đủ các loại hình dạng và kích cỡ. Có những cái to. Có những cái nhỏ. Hầu hết mọi vật thể trong bức tranh đó có một giải thiên hà. và có những đường xoắn ốc đẹp về phía trên bên trái. Và có hàng trăm tỉ ngôi sao trong giải thiên hà đó, chỉ để đưa ra cho bạn một ý niệm về phạm vi. Và tất cả ánh sáng mà chúng ta thấy từ một thiên hà tiêu biểu giống như thiên hà chúng ta đang thấy ở đây, đến từ ánh sáng của những ngôi sao. Như thế, chúng ta nhìn thấy thiên hà bởi ánh sáng của những ngôi sao.
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.
Bây giờ, có một vài giải thiên hà tương đối kì lạ. Tôi thích gọi chúng là "người phụ nữ đầu tiên" của thế giới thiên hà, bởi vì chúng khá phô trương. Và chúng ta gọi chúng là hạt nhân tích cực của thiên hà. Chúng ta gọi chúng như vậy bởi vì hạt nhân của chúng hoặc trung tâm của chúng rất năng động. Do vậy, ở trung tâm, đó thực sự là nơi hầu hết ánh sáng đi ra. Tuy thế, ánh sáng mà chúng ta thực sự nhìn thấy không đuợc giải thích là từ ánh sáng của các ngôi sao. Mà nó mãnh liệt hơn. Thực tế, trong một vài ví dụ nó giống như thứ mà chúng ta thấy ở đây Có nhiều tia phát ra từ trung tâm Một lần nữa, nguồn của năng lượng rất khó lý giải nếu bạn chỉ nghĩ rằng thiên hà được tạo ra bởi các ngôi sao.
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.
Như thế, mọi người nghĩ rằng có lẽ là có những siêu lỗ đen nơi mà vật chất bị cuốn vào đó. Do vậy, bạn không thể nhìn thấy những lỗ đen, nhưng bạn có thể chuyển năng lượng hấp dẫn của lỗ đen thành ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy. Như thế, có ý kiến cho rằng có thể những siêu lỗ đen hiện diện ở trung tâm của những thiên hà. Nhưng đó chỉ là lý lẽ gián tiếp.
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.
Mặc dù vậy, nó vẫn đưa ra một quan điểm rằng có thể không chỉ có những "người phụ nữ đầu tiên" có những siêu lỗ đen, mà đúng hơn là tất cả các thiên hà đều có thể ẩn giấu siêu lỗ đen ở trung tâm của chúng. Và nếu đó là một trường hợp – Thì đây là 1 ví dụ về một thiên hà bình thường cái chúng ta nhìn là ánh sáng của các ngôi sao. Và nếu có một siêu lỗ đen, chúng ta cần thừa nhận là rằng đó là lỗ đen ăn chay Bởi vì đó là cách ngăn chặn các hiện tượng năng lượng mà chúng ta thấy trong hạt nhân năng động của thiên hà.
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.
Nếu chúng ta đang tìm kiếm những lỗ đen ẩn nấp ở trung tâm của các thiên hà, thì nơi tốt nhất là ở ngay thiên hà của chúng ta, giải Ngân hà (Milky Way). Và đây là bức trang toàn cảnh rộng lớn được chụp từ trung tâm của giải Ngân hà. Và cái chúng ta nhìn thấy là một giải các ngôi sao. Đó là vì chúng ta đang sống trong một thiên hà có cấu trúc phẳng giống như một cái đĩa. Và chúng ta đang sống ở giữa; do đó khi nhìn vào trung tâm, chúng ta thấy mặt phẳng này định hình cho mặt phẳng của giải Ngân hà, hoặc là đường thẳng định hình mặt phẳng của giải Ngân hà.
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.
Bây giờ, việc nghiên cứu thêm về giải Ngân hà là một ví dụ gần nhất cho trung tâm của một dải thiên hà mà chúng ta đã từng có, bởi vì thiên hà gần nhất cách xa gấp 100 lần. Như thế, chúng ta có thể nhìn thấy nhiều chi tiết ở giải Ngân hà của chúng ta hơn bất kì một nơi nào khác Và như bạn sẽ nhìn thấy ngay sau đây, khả năng thấy chi tiết là chìa khóa cho cuộc thử nghiệm này.
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.
Vậy, làm cách nào các nhà thiên văn học chứng minh rằng có khối lượng cực lớn bên trong một đơn vị nhỏ bé. Đó là điều tôi sẽ cho bạn thấy hôm nay. và công cụ chúng tôi sử dụng để quan sát cách những ngôi sao đi theo quỹ đạo của lỗ đen. Các ngôi sao đi theo quỹ đạo của lỗ đen cũng tương tự như cách các hành tinh quay theo quỹ đạo của mặt trời. Do lực hấp đẫn làm cho mọi vật đi theo quỹ đạo. Nếu không có những vật thể có khối lượng cực lớn thì mọi vật sẽ thoát ra hoặc it nhất là đi chậm rãi hơn bởi vì tất cả những gì quyết định chúng quay như thế nào là khối lượng bên trong của vật thể mà nó quay xung quanh.
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.
Như thế, thật tuyệt vời, bởi vì công việc của tôi là chỉ ra có nhiều khối lượng bên trong một đơn vị nhỏ bé. Nếu tôi biết nó quay với tốc độ bao nhiêu thì tôi sẽ biết khối lượng Và nếu tôi biết tỉ lệ của quỹ đạo, tôi sẽ biết bán kính. Do đó, tôi muốn nhìn các ngôi sao càng ở gần trung tâm thiên hà càng tốt. Bởi vì tôi muốn chỉ ra rằng có một khối lượng ở bên trong một khu vực nhỏ nhất có thể Vì thế, điều này có nghĩa là tôi cần thấy thật nhiều chi tiết. Và đó là lý do chúng ta sử dụng cho cuộc thử nghiệm này kính viễn vọng lớn nhất thế giới.
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.
Đây là đài thiên văn Keck. Nó chứa 2 kính viễn vọng với một tấm gương tròn đường kính 10m tương đương với một sân bóng Tennis. Bây giờ, điều này mới thật tuyệt vời vì cuộc vận động để quyên góp cho những kính viễn vọng rộng và lớn hơn, giúp chúng ta có thể thấy những chi tiết nhỏ hơn. Nhưng nó vượt quá những kính viễn vọng này hoặc bất kì cái nào trên Trái đất đã có một thách thức nhỏ tồn tại cho cuộc vận động lời hứa này. Đó là bởi vì bầu khí quyển. Bầu khí quyển tuyệt vời cho chúng ta, nó cho phép chúng ta hiện diện nơi đây trên Trái Đất Nhưng lại là tương đối khó khăn cho những nhà thiên văn học những người muốn nhìn xuyên qua bầu khí quyển tới gốc của vũ trụ.
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.
Vì thế, việc đưa cho bạn ý nghĩa nó giống cái gì thực sự giống việc nhìn một viên sỏi ở dưới đáy một dòng suối. Nhìn viên sỏi ở dưới dòng suối, dòng suối vẫn di chuyển liên tục và hỗn loạn, làm cho việc nhìn viên sỏi dưới dòng suối trở nên rất khó khăn. Tương tự như thế, rất khó để nhìn tới gốc của vũ trụ, bởi vì bầu khí quyển luôn luôn chuyển động.
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.
Thế nên, tôi đã bỏ ra nhiều công sức để làm giảm sự ảnh hưởng của bầu khí quyển, cho một cái nhìn rõ ràng hơn. và chúng tôi được trả với hệ với hệ số lương 20 Tôi nghĩ tất cả các bạn đều đồng ý rằng nếu bạn có thể tìm ra cách làm sao để nâng cao cuộc sống bởi hệ số lương 20 bạn có thể nâng cao lối sống lên rất nhiều nói tiền lương, bạn quan tâm hay con cái của bạn, bạn quan tâm.
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.
Đoạn phim này nói đưa ra một ví dụ về kỹ thuật mà chúng tôi sử dụng, được gọi là thích ứng quang học. Bạn đang xem đoạn hoạt hình đi giữa một ví dụ của cái bạn muốn thấy nếu không sử dụng kĩ thuật này, Nói cách khác, những bức ảnh chỉ thể hiện những ngôi sao, và cái hộp được đặt ở giữa ở trung tâm của thiên hà. nơi chúng tôi nghĩ đó là lỗ đen. Vì thế, nếu không có công nghệ này, bạn sẽ không thể nhìn thấy các ngôi sao. Với công nghệ này đột nhiên bạn có thể nhìn thấy nó. Công nghệ này hoạt động bởi đưa một tấm gương vào trong hệ thống quang học của kính viễn vọng nó liên tục thay đổi để chống lại việc mà bầu khí quyển đang làm với bạn. Như thế, nó là một loại kính mắt tưởng tượng cho kính viễn vọng của bạn.
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.
Bây giờ, trong vài bảng chiếu tiếp theo tôi sẽ chỉ tập trung vào ô vuông bé đó. Vậy, chúng ta sẽ chỉ nhìn vào những ngôi sao bên trong hình vuông nhỏ đó, mặt dù chúng ta đã nhìn tất cả chúng. Tôi muốn xem những thứ đó di chuyển như thế nào. và thông qua quá trình của cuộc thử nghiệm này những ngôi sao đó đã di chuyển ghê gớm. Chúng tôi đã làm cuộc thử nghiệm này trong 15 năm, và thấy các ngôi sao đi tất cả các đường xung quanh.
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.
Bây giờ hầu hết các nhà thiên văn đều có một ngôi sao ưa thích, và ngôi sao của tôi hôm nay được dán nhãn SO-2 ở kia. Chắc chắn rằng là ngôi sao ưa thích của tôi trên thế giới là vì nó đi vòng quanh chỉ trong 15 năm. Và để đưa cho bạn ý niệm ngắn là như thế nào, Mặt trời mất 200 triệu năm để đi 1 vòng quanh trung tâm của giải Ngân hà. Những ngôi sao chúng ta biết trước đây, những cái gần trung tâm của giải ngân hà cũng mất 500 năm. riêng nó,nó đi một vòng chỉ trong thời gian sống của 1 con người. điều đó thật ấn tượng, theo một cách nào đó.
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.
Nhưng nó là chìa khóa của cuộc thử nghiệm này. Quỹ đạo của nó nói cho tôi biết bao nhiêu khối lượng trong một bán kính rất nhỏ. Do vậy, tiếp theo chúng ta xem một tấm hình chỉ cho bạn thấy trước cuộc thử nghiệm này kích cỡ mà chúng ta có thể xác định khối lượng của trung tâm thiên hà. Điều chúng ta biết trước đây là có 4 triệu lần khối lượng của mặt trời trong vòng tròn đó. Và như bạn có thể thấy, còn có nhiều những thứ khác bên trong vòng tròn. Bạn có thể thấy rất nhiều ngôi sao. Do dó, thực sự có rất nhiều sự lựa chọn cho ý tưởng có 1 siêu lỗ đen ở trung tâm của thiên hà, bởi vì bạn có thể đặt nhiều thứ vào đó.
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.
Nhưng với cuộc thử nghiệm này chúng ta đã khẳng định rằng cùng khối lượng trong một thể tích nhỏ hơn nhiều đến 10 ngàn lần. Vì vậy, chúng ta có thể chỉ ra rằng có một siêu lỗ đen ở đó. Để giúp các bạn hiểu kích cỡ nhỏ là như thế nào, đó chính là kích cỡ hệ mặt trời của chúng ta. Chúng ta đang nhồi 4 triệu lần khối lượng của mặt trời vào một đơn vị nhỏ.
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.
Bây giờ, sự thật trong quảng cáo. Có đúng không? Tôi đã nói với bạn công việc của tôi là đưa nó xuống bán kính lực hấp dẫn (Schwarzchild).♫ và sự thật là, tôi không hoàn toàn chắc chắn. nhưng chúng ta thực sự không có cách nào hôm nay để giải thích về sự tập trung khối lượng. và, thực tế, nó là bằng chứng tốt nhất chúng ta có cho đến nay cho không chỉ sự tồn tại của siêu lỗ đen ở trung tâm giải Ngân hà của chúng ta, mà còn trong toàn vũ trụ. vậy, cái gì tiếp theo đây? Tôi thực sự nghĩ đấy là chúng ta sẽ làm tốt với công nghệ ngày nay, do vậy hãy cùng chuyển sang vấn đề.
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.
Cái mà tôi muốn nói với bạn, rất ngắn gọn là một vài ví dụ về trạng thái cảm xúc của thứ mà chúng ta có thể làm ngày nay♫ ở trung tâm của thiên hà, bây giờ chúng ta biết là có hay ít nhất là chúng ta tin là có một siêu lỗ đen ở đó. Và giai đoạn thú vị của cuộc thử nghiệm này là, trong khi chúng ta đã kiểm tra một vài ý tưởng về tầm quan trọng của siêu lỗ đen ở trung tâm giải Ngân hà của chúng ta, hầu như từ cái một mâu thuẫn với cái mà chúng ta thực sự nhìn thấy. Và đó là điều thú vị.
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.
Vậy nên tôi sẽ đưa cho bạn hai ví dụ. Bạn có thể hỏi, "Bạn mong chờ điều gì từ những ngôi sao già, những ngôi sao gần trung tâm của thiên hà trong một thời gian dài, chúng có đủ thời gian để tương tác với lỗ đen." Bạn mong chờ những ngôi sao già đó sẽ quy tụ gần lỗ đen Bạn nên nhìn nhiều ngôi sao già kế bên lỗ đen đó.
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.
Tương tự cho những ngôi sao trẻ, hoặc khác biệt với những ngôi sao trẻ chúng không nên ở đó. Một lỗ đen không là một người hàng xóm tốt bụng đối với một một nhà trẻ của các ngôi sao.♫ Để một ngôi sao định hình, bạn cần một quả bóng lớn có khí và bụi để sụp đổ♪ và nó là một thực thể rất mỏng manh. Và điều một lỗ đen lớn làm là gì? Nó chuyển đám mây khí đó cách xa nhau. Nó hút mạnh hơn ở một đầu so với đầu bên kia và đám mây bị đẩy cách xa ra. Thực tế, chúng ta dự đoán rằng sự hình thành của các ngôi sao không thể tiếp tục trong môi trường đó.
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.
nên bạn không nhìn được những ngôi sao trẻ. vậy, chúng ta nhìn thấy cái gì? Việc sử dụng sự quan sát không phải là thứ mà tôi chỉ cho bạn ngày hôm nay♫ mà chúng ta có thực sự suy nghĩ ra cái gì là trẻ và cái gì là già. Những ngôi sao già có màu đỏ. Những ngôi sao trẻ màu xanh. Còn màu vàng, chúng ta vẫn chưa biết. Bạn có thể thấy điều bất ngờ Có những cái chết của các ngôi sao già. Có rất nhiều những ngôi sao trẻ, do đó nó trái ngược hẳn với sự tiên đoán.
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.
Đó là phần thú vị. Và thực tế, ngày nay, đó là cái chúng ta đang cố gắng tìm hiểu, điều bí mật này là làm cách nào bạn biết được bạn giải quyết sự mâu thuẫn này như thế nào. Trên thực tế, những sinh viên thực tập của tôi ,ngay lúc này,vào ngày hôm nay, tại kính viễn vọng ở Hawaii, đang theo dõi với hi vọng đưa chúng ta sang 1 giai đoạn khác, nơi chúng ta có thể nói về câu hỏi này rằng tại sao lại có quá nhiều những ngôi sao trẻ, và quá ít những ngôi sao già. Để tạo nên những tiến bộ xa hơn chúng ta thực sự cần nhìn vào các quỹ đạo của những ngôi sao xa hơn. Để làm được điều đó chúng ta chắc chắn cần công nghệ phức tạp hơn chúng ta đang có ngày nay.
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.
Bởi vì, sự thật, trong khi tôi nói chúng ta đang làm giảm ảnh hưởng của khí quyển Trái đất, thì chúng ta thực sự mới chỉ chỉnh được một nửa những sai sót đã được giới thiệu. Chúng ta làm điều này bằng cách bắn tia lazer vào bầu khí quyển, và chúng ta nghĩ điều có thể làm là nếu chúng ta chiếu sáng nhiều hơn thì chúng ta có thể chỉnh sửa phần còn lại. vậy đây là điều chúng ta hi vọng sẽ làm được trong vài năm tới. và trong phạm vi thời gian dài hơn, chúng ta hi vọng có thể xây dựng những kính viễn vọng lớn hơn, bởi vì, các bạn nhớ chứ, trong thiên văn học càng lớn càng tốt.
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.
Nên chúng ta muốn xây dựng một kính viễn vọng 30 m. và với kính viễn vọng này chúng ta có thể nhìn thấy cả những ngôi sao ở gần trung tâm của thiên hà. Và chúng ta hi vọng có thể kiểm chứng một vài điều trong thuyết tương đối của Einstein, một số ý tưởng trong vũ trụ học về sự hình thành của những thiên hà. Do vậy, chúng tôi nghĩ tương lai của thử nghiệm này hoàn toàn rất thú vị.
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.
Vì vậy, trong phần kết luận, tôi sẽ cho bạn thấy một hình ảnh động mà về cơ bản sẽ cho bạn thấy cách những quỹ đạo chuyển động, trong ba kích thước. Và tôi hi vọng, nếu không còn gì khác, tôi đã thuyết phục các bạn rằng, một là, trên thực tế có một siêu lỗ đen tại trung tâm của thiên hà. Và nó có nghĩa là những thứ đang tồn tại trong vũ trụ, và chúng ta phải đấu tranh với nó, chúng ta phải giải thích làm thế nào bạn có được những vật thể trong thế giới vật chất của chúng ta.
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.
Hai là, chúng ta có thể nhìn thấy sự tương tác giữa siêu lỗ đen tác động qua lại như thế nào♫ và hiểu, có lẽ, vai trò chúng đóng góp trong việc cấu thành những thiên hà, và cách nó hoạt động.
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)
Và, cuối cùng, nhưng đặc biệt, không điều gì có thể xảy ra nếu không có sự ra đời của những tiến bộ to lớn được làm nên từ mặt trận công nghệ. Và chúng ta cho rằng đó là một lĩnh vực đang chuyển biến cực kỳ nhanh, và tạo tiền đề cho tương lai Cám ơn rất nhiều. (Tiếng vỗ tay)