Крис Андерсън: Шеп, благодаря ти много че дойде. Самолетът ти кацна във Ванкувър буквално преди 2 часа. Толкова е хубаво, че си тук. Обясни ни как стигаме от уравнението на Айнщайн до черна дупка?
Chris Anderson: Shep, thank you so much for coming. I think your plane landed literally two hours ago in Vancouver. Such a treat to have you. So, talk us through how do you get from Einstein's equation to a black hole?
Шепърд Доулман: Преди 100 години Айнщайн създал геометричната си теория за гравитацията, която изкривява пространство-времето. Материята изкривява пространство-времето, после пространство-времето казва на материята как да се движи. И може да получим толкова материя в достатъчно малкa област, че тя да пробие пространство-времето и дори светлината да не може да избяга, гравитацията задържа вътре дори светлината.
Sheperd Doeleman: Over 100 years ago, Einstein came up with this geometric theory of gravity which deforms space-time. So, matter deforms space-time, and then space-time tells matter in turn how to move around it. And you can get enough matter into a small enough region that it punctures space-time, and that even light can't escape, the force of gravity keeps even light inside.
КА: Преди това, причината Земята да се върти около Слънцето не е защото Слънцето привлича Земята, както мислим, а буквално е променило формата на пространството и ние просто някак си падаме около Слънцето
CA: And so, before that, the reason the Earth moves around the Sun is not because the Sun is pulling the Earth as we think, but it's literally changed the shape of space so that we just sort of fall around the Sun.
ШД: Точно така, геометрията на пространство-времето казва на Земята как да се движи около Слънцето. Почти виждате как черна дупка пробива пространство-времето и когато стане дълбока, има една точка, в която светлината се върти около черната дупка.
SD: Exactly, the geometry of space-time tells the Earth how to move around the Sun. You're almost seeing a black hole puncture through space-time, and when it goes so deeply in, then there's a point at which light orbits the black hole.
КА: И точно това, предполагам, се случва тук. Това не е снимка, това е компютърна симулация на онова, което винаги сме смятали за хоризонт на събитията около черната дупка.
CA: And so that's, I guess, is what's happening here. This is not an image, this is a computer simulation of what we always thought, like, the event horizon around the black hole.
ШД: До миналата седмица нямахме представа как реално изглежда черната дупка. Най-доброто, което правехме, бяха симулации като тази на суперкомпютри, но дори тук виждате пръстена светлина, който е орбитата на фотоните. Там фотоните буквално обикалят черната дупка и наоколо е горещият газ, привлечен към черната дупка, а е горещ заради триенето. Този газ се опитва да влезе в много малък обем, затова се нагрява.
SD: Until last week, we had no idea what a black hole really looked like. The best we could do were simulations like this in supercomputers, but even here you see this ring of light, which is the orbit of photons. That's where photons literally move around the black hole, and around that is this hot gas that's drawn to the black hole, and it's hot because of friction. All this gas is trying to get into a very small volume, so it heats up.
КА: Преди няколко години ти се зае с мисията да се опиташ да снимаш едно от тези неща. И предполагам, че избра... фокусира се върху онази галактика там. Разкажи ни за нея.
CA: A few years ago, you embarked on this mission to try and actually image one of these things. And I guess you took -- you focused on this galaxy way out there. Tell us about this galaxy.
ШД: Това е галактиката - ще се приближим до галактика М87, тя е на 55 милиона светлинни години.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
КА: 55 милиона.
CA: Fifty-five million.
ШД: Което е далече. И в сърцето ѝ има черна дупка, шест и половина милиарда слънчева маса. Трудно ни е да го проумеем, нали? Шест и половина милиарда слънца, събрани в една точка. И тя управлява част от енергетиката на центъра на тази галактика.
SD: Which is a long way. And at its heart, there's a six-and-a-half-billion- solar-mass black hole. That's hard for us to really fathom, right? Six and a half billion suns compressed into a single point. And it's governing some of the energetics of the center of this galaxy.
КА: Макар че това нещо е толкова огромно, защото е твърде далече, за да мечтаем да го снимаме, невероятно трудно е. Решението трябва да е невероятно.
CA: But even though that thing is so huge, because it's so far away, to actually dream of getting an image of it, that's incredibly hard. The resolution would be incredible that you need.
ШД: Черните дупки са най-малките обекти в познатата ни вселена. Но те имат огромен ефект върху цели галактики. За да видим една дупка, ще трябва да построим телескоп, голям колкото Земята, защото черната дупка, която гледаме излъчва много радио вълни. Тя постоянно излъчва.
SD: Black holes are the smallest objects in the known universe. But they have these outsize effects on whole galaxies. But to see one, you would need to build a telescope as large as the Earth, because the black hole that we're looking at gives off copious radio waves. It's emitting all the time.
КА: И точно това направихте.
CA: And that's exactly what you did.
ШД: Да. Тук виждате как използвахме телескопи по целия свят, синхронизирахме ги перфектно с атомни часовници и те получаваха светлинните вълни от тази черна дупка, а после събрахме цялата информация, за да получим образ.
SD: Exactly. What you're seeing here is we used telescopes all around the world, we synchronized them perfectly with atomic clocks, so they received the light waves from this black hole, and then we stitched all of that data together to make an image.
КА: За да направите това, ви трябваше хубаво време във всички тези локации едновременно, за да имате ясен поглед.
CA: To do that the weather had to be right in all of those locations at the same time, so you could actually get a clear view.
ШД: Трябваше ни късмет за много различни неща. Понякога е по-добре да имаш късмет, отколкото да си добър. В нашия случай ми се иска да мисля, че бяхме и двете. Но светлината трябваше да дойде от черната дупка. Тя трябваше да мине през междугалактическото пространство, през атмосферата на Земята, където водните пари могат да я абсорбират и всичко се получи чудесно, големината на Земята на дължината на светлинната вълна, един милиметър дължина, бе достатъчна, за да "хване" черната дупка на 55 милиона светлинни години оттук. Вселената ни казваше какво да правим.
SD: We had to get lucky in a lot of different ways. And sometimes, it's better to be lucky than good. In this case, we were both, I like to think. But light had to come from the black hole. It had to come through intergalactic space, through the Earth's atmosphere, where water vapor can absorb it, and everything worked out perfectly, the size of the Earth at that wavelength of light, one millimeter wavelength, was just right to resolve that black hole, 55 million light-years away. The universe was telling us what to do.
КА: И получавахте огромни количества информация. Мисля, че това са около половината данни само от един телескоп.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
ШД: Да, това е един от членовете на екипа ни, Линди Блекбърн и той седи с половината данни, записани с телескопа Large Millimeter, който се намира на върха на 15 000-футова планина в Мексико. И това, което държи там е около половин петабайт. Което, казано разбираемо, е пожизнения бюджет за селфита на около 5000 души.
SD: Yeah, this is one of the members of our team, Lindy Blackburn, and he's sitting with half the data recorded at the Large Millimeter Telescope, which is atop a 15,000-foot mountain in Mexico. And what he's holding there is about half a petabyte. Which, to put it in terms that we might understand, it's about 5,000 people's lifetime selfie budget.
(Смях)
(Laughter)
КА: Доста информация е. И всичко това беше превозено, не можеше да се изпрати по интернет. Цялата информация бе изпратена на едно място и започна внушителният компютърен опит за анализ. Не знаехте какво ще излезе от това.
CA: It's a lot of data. So this was all shipped, you couldn't send this over the internet. All this data was shipped to one place and the massive computer effort began to try and analyze it. And you didn't really know what you were going to see coming out of this.
ШД: Ето как работи използваната от нас техника - представете си, че взимате едно оптично огледало, разбивате го и слагате всички парчета на различни места. При нормалното огледало лъчите светлина отскачат от повърхността, което е чудесно и в същото време се фокусират в определена точка. Взимаме всички тези записи и с точността на атомен часовник ги подреждаме идеално със суперкомпютър. Пресъздаваме нещо като лещa с размера на Земята. Единственият начин да се получи е да върнем данните със самолет. Няма по-добър трансфер на данни от 747, пълен с хард дискове.
SD: The way this technique works that we used -- imagine taking an optical mirror and smashing it and putting all the shards in different places. The way a normal mirror works is the light rays bounce off the surface, which is perfect, and they focus in a certain point at the same time. We take all these recordings, and with atomic clock precision we align them perfectly, later in a supercomputer. And we recreate kind of an Earth-sized lens. And the only way to do that is to bring the data back by plane. You can't beat the bandwidth of a 747 filled with hard discs.
(Смях)
(Laughter)
КА: И така, преди няколко седмици или месеца, на компютърния екран някъде, започна да се вижда това. Този момент.
CA: And so, I guess a few weeks or a few months ago, on a computer screen somewhere, this started to come into view. This moment.
ШД: Е, отне доста време.
SD: Well, it took a long time.
КА: Погледнете това. Това беше. Това беше първият образ.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
(Аплодисменти)
(Applause)
Кажи ни какво виждаме тук.
So tell us what we're really looking at there.
ШД: Още я обичам.
SD: I still love it.
(Смях)
(Laughter)
Виждате последната орбита от фотони. Виждате разкрита геометрията на Айнщайн. Дупката в пространство-времето е толкова дълбока, че светлината обикаля в орбита, така че светлината зад черната дупка, както ще видим скоро, се върти и стига до нас в тези успоредни линии на точно тази орбита. Оказа се, че тази орбита е корен квадратен от 27, умножен по шепа основни константи. Необикновено е като се замислим.
So what you're seeing is that last orbit of photons. You're seeing Einstein's geometry laid bare. The puncture in space-time is so deep that light moves around in orbit, so that light behind the black hole, as I think we'll see soon, moves around and comes to us on these parallel lines at exactly that orbit. It turns out, that orbit is the square root of 27 times just a handful of fundamental constants. It's extraordinary when you think about it.
КА: Когато... В началото, когато си представях черни дупки, мислех, че това е хоризонтът на събитията, има вихрушка от материя и светлина в тази форма. Но всъщност е по-сложно. Обясни ни тази анимация, защото около нея е заснета светлина.
CA: When ... In my head, initially, when I thought of black holes, I'm thinking that is the event horizon, there's lots of matter and light whirling around in that shape. But it's actually more complicated than that. Well, talk us through this animation, because it's light being lensed around it.
ШД: Тук ще видите, че е заснета част от светлината иззад нея, а част прави обиколка по цялата орбита на черната дупка. Но щом получим достатъчно светлина от всичкия горещ газ, въртящ се около черната дупка, виждаме всички светлинни лъчи да се събират на този екран, който е в положението, в което вие и аз се намираме. Виждате как пръстенът започва да придобива форма. Това е предсказал Айнщайн преди повече от 100 години.
SD: You'll see here that some light from behind it gets lensed, and some light does a loop-the-loop around the entire orbit of the black hole. But when you get enough light from all this hot gas swirling around the black hole, then you wind up seeing all of these light rays come together on this screen, which is a stand-in for where you and I are. And you see the definition of this ring begin to come into shape. And that's what Einstein predicted over 100 years ago.
КА: Да, изумително. Разкажи ни повече за това, което виждаме тук. Първо, защо част от него е по-ярка?
CA: Yeah, that is amazing. So tell us more about what we're actually looking at here. First of all, why is part of it brighter than the rest?
ШД: Случва се това, че черната дупка се върти. И накрая част от газа се движи към нас отдолу и се отдалечава от нас отгоре. И точно както свирката на локомотива е по-силна, когато той идва към нас, в газа, идващ към нас има повече енергия отколкото в отдалечаващия се. Виждате долната част по-ярка, защото светлината на практика бива тласкана в нашата посока.
SD: So what's happening is that the black hole is spinning. And you wind up with some of the gas moving towards us below and receding from us on the top. And just as the train whistle has a higher pitch when it's coming towards you, there's more energy from the gas coming towards us than going away from us. You see the bottom part brighter because the light is actually being boosted in our direction.
КА: Колко голямо е това физически?
CA: And how physically big is that?
ШД: Цялата ни Слънчева система би стояла добре в тази тъмна област. И ако позволите, тази тъмната област показва хоризонта на събитията. Причината да не виждаме светлина там е, че светлината, която би дошла до нас от това място, е била погълната от хоризонта на събитията. Така че, това е.
SD: Our entire solar system would fit well within that dark region. And if I may, that dark region is the signature of the event horizon. The reason we don't see light from there, is that the light that would come to us from that place was swallowed by the event horizon. So that -- that's it.
КА: Когато си представяме черна дупка, мислим за онези внушителни лъчи, струящи от нея, които сочат директно в нашата посока. Защо не ги виждаме?
CA: And so when we think of a black hole, you think of these huge rays jetting out of it, which are pointed directly in our direction. Why don't we see them?
ШД: Това е много мощна черна дупка. Не според общоприетите стандарти, пак е силна и от северния и южния полюс на тази черна дупка изригват струи. Сега сме твърде близо, за да видим структурата на струите, но основите на тези струи осветяват пространство-времето. И точно това се пречупва около черната дупка.
SD: This is a very powerful black hole. Not by universal standards, it's still powerful, and from the north and south poles of this black hole we think that jets are coming. Now, we're too close to really see all the jet structure, but it's the base of those jets that are illuminating the space-time. And that's what's being bent around the black hole.
KA: А ако сме в космически кораб, обикалящ някак си около това нещо, колко време ще ни отнеме да го обиколим?
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
ШД: Първо, бих дал всичко да съм на този кораб.
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
(Смях)
(Laughter)
Запиши ме. Има нещо, наречено – ще се поколебя за момент – най-вътрешна стабилна кръгла орбита, това е най-вътрешната орбита на движение на материята около черната дупка преди да пропадне вътре. За тази черна дупка ще са нужни между три дни и около месец.
Sign me up. There’s something called the -- if I can get wonky for one moment -- the innermost stable circular orbit, that's the innermost orbit at which matter can move around a black hole before it spirals in. And for this black hole, it's going to be between three days and about a month.
КА: Толкова е мощна, а е странно бавна на някакво ниво. Дори няма да забележим, че пропадаме в хоризонта на събитията, ако сме там.
CA: It's so powerful, it's weirdly slow at one level. I mean, you wouldn't even notice falling into that event horizon if you were there.
ШД: Може би сте чували за "спагетизацията", при която падате в черна дупка и гравитационното поле в краката ви е много по-силно от това в главата ви, така че бивате разкъсани. Черната дупка е толкова голяма, че няма да се превърнете в спагети. Просто ще се носите право през хоризонта на събитията.
SD: So you may have heard of "spaghettification," where you fall into a black hole and the gravitational field on your feet is much stronger than on your head, so you're ripped apart. This black hole is so big that you're not going to become a spaghetti noodle. You're just going to drift right through that event horizon.
КА: Като гигантско торнадо е. Когато Дороти беше отнесена от торнадо, тя се озова в Оз. Къде отиваме, ако паднем в черна дупка?
CA: So, it's like a giant tornado. When Dorothy was whipped by a tornado, she ended up in Oz. Where do you end up if you fall into a black hole?
(Смях)
(Laughter)
ШД: Във Ванкувър.
SD: Vancouver.
(Смях)
(Laughter)
КА: О, Боже.
CA: Oh, my God.
(Аплодисменти)
(Applause)
Червеният кръг е ужасяващ. Не, наистина.
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
ШД: Черните дупки наистина са най-важната загадка на века ни, защото там се срещат квантовият и гравитационният свят. Вътре има сингулярност. Там всички сили се обединяват, защото гравитацията най-после е достатъчно силна да се състезава с другите сили. Но тя е скрита от нас, вселената я е покрила с наметалото на изключителната невидимост. Не знаем какво се случва там.
SD: Black holes really are the central mystery of our age, because that's where the quantum world and the gravitational world come together. What's inside is a singularity. And that's where all the forces become unified, because gravity finally is strong enough to compete with all the other forces. But it's hidden from us, the universe has cloaked it in the ultimate invisibility cloak. So we don't know what happens in there.
КА: В нашата галактика имаме една такава по-малка. Да се върнем ли към нашата красива галактика? Това е Млечният път, домът ни. И някъде по средата му има друга дупка, която също се опитвате да откриете.
CA: So there's a smaller one of these in our own galaxy. Can we go back to our own beautiful galaxy? This is the Milky Way, this is home. And somewhere in the middle of that there's another one, which you're trying to find as well.
ШД: Вече знаем, че е там и сме събрали данни за нея. И работим с тези данни в момента. Надяваме се да имаме нещо скоро, не мога да кажа кога.
SD: We already know it's there, and we've already taken data on it. And we're working on those data right now. So we hope to have something in the near future, I can't say when.
КА: Тя е много по-близо, но и много по-малка, може би подобна по размер на тази, която видяхме?
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
ШД: Точно така. Оказва се, че черната дупка в М87, която видяхме преди, е шест и половина милиарда слънчева маса. Но е толкова далече, че изглежда с определена големина. Черната дупка в средата на галактиката ни е с хиляда пъти по-малка маса, но и хиляда пъти по-близо. Затова в небето изглежда със същия ъглов размер.
SD: Right. So it turns out that the black hole in M87, that we saw before, is six and a half billion solar masses. But it's so far away that it appears a certain size. The black hole in the center of our galaxy is a thousand times less massive, but also a thousand times closer. So it looks the same angular size on the sky.
КА: И накрая, предполагам, поздрав за група забележителни хора. Кои са те?
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
ШД: Това е само част от екипа. Възхищавахме се на резонанса на изображението. Ако ми кажехте, че ще бъдем на първа страница на всички вестници, не съм сигурен, че щях да повярвам, но бяхме. Това е голяма загадка и е вдъхновяваща за нас, надявам се и за всички. Но по-важното е, че това е само малка част от екипа. Ние сме 200 души в 60 института и 20 държави и региони. Ако искате да построите глобален телескоп, ви трябва глобален екип. И метода, който използваме, за свързване на телескопите по света, някак без усилие заобикаля някои от проблемите, които ни разделят. Като учени, за нас е естествено да се съберем, за да направим нещо такова.
SD: So these are only some of the team. We marveled at the resonance that this image has had. If you told me that it would be above the fold in all of these newspapers, I'm not sure I would have believed you, but it was. Because this is a great mystery, and it's inspiring for us, and I hope it's inspiring to everyone. But the more important thing is that this is just a small number of the team. We're 200 people strong with 60 institutes and 20 countries and regions. If you want to build a global telescope you need a global team. And this technique that we use of linking telescopes around the world kind of effortlessly sidesteps some of the issues that divide us. And as scientists, we naturally come together to do something like this.
КА: О, вдъхновяващо е за целия ни екип тази седмица. Шеп, много ти благодаря за това, което направи и че дойде.
CA: Wow, boy, that's inspiring for our whole team this week. Shep, thank you so much for what you did and for coming here.
ШД: Благодаря ви.
SD: Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)