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?
כריס אנדרסון: שפרד, תודה רבה שבאת. אני חושב שהמטוס שלך נחת ממש לפני שעתיים בונקובר. תענוג לארח אותך. אז, הסבר לנו איך מגיעים ממשוואה של איינשטיין לחור שחור?
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.
שפרד דולמן: לפני יותר מ-100 שנה, איינשטיין המציא תאוריה גאומטרית של תופעת הכבידה שגורמת לעיקום המרחב-זמן. אז, מסה מעקמת מרחב-זמן, ומרחב-זמן בתורו אומר למסה איך לנוע סביבו. ואפשר לכנס מספיק מסה לתוך איזור מספיק קטן עד שהיא יוצרת חור במרחב-זמן, שאפילו אור אינו יכול לברוח, כוח הכבידה מחזיק אפילו את האור בפנים.
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.
כ"א: אם כך, לפני כן, הסיבה שכדור הארץ נע סביב השמש היא לא בגלל השמש שמושכת אותו אליה כמו שאנחנו חושבים אלא שהיא שינתה את צורת המרחב פשוטו כמשמעו ואנחנו בעצם נופלים סביב השמש.
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.
ש"ד: בדיוק, הגיאומטריה של מרחב-זמן מכתיבה לכדור-הארץ איך לנוע סביב השמש. אתה כמעט רואה חור שחור מנקב את המרחב-זמן וכשהוא מגיע עמוק כל-כך אז מגיעה הנקודה בה אור מקיף את החור השחור.
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.
כ"א: אז זה מה שאני מנחש שקורה כאן. זו לא תמונה, זו סימולציה ממחושבת של מה שתמיד חשבנו, כלומר, אופק האירועים סביב החור השחור.
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.
ש"ד: עד שבוע שעבר, לא היה לנו מושג איך חור שחור באמת נראה. הדבר הכי קרוב שיכולנו לעשות היו סימולציות, כמו זו, במחשבי-על, אבל אפילו כאן רואים את טבעת האור הזו, שהיא מסלולם של פוטונים. זה המקום בו פוטונים למעשה חגים סביב החור השחור, ומסביבם יש את הגז החם הזה שנמשך אל החור השחור, והוא חם בגלל חיכוך. כל הגז הזה מנסה להתכנס לנפח מאוד קטן, אז הוא מתחמם.
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.
כ"א: לפני כמה שנים, פתחת במשימה לנסות ולהשיג תמונה ממשית של אחד מהדברים האלה. ואני מניח שלקחת -- התרכזת בגלקסיה הרחוקה הזו. ספר לנו על הגלקסיה הזו.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
ש"ד: זו הגלקסיה -- אנחנו הולכים להתמקד בגלקסיה M87, שנמצאת במרחק 55 מליון שנות-אור מכאן.
CA: Fifty-five million.
כ"א: חמישים-וחמש מיליון.
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.
ש"ד: שזה מאוד רחוק. ובלב הגלקסיה יש חור שחור בגודל שישה-וחצי מיליארד מסה-סולארית. קשה לנו לתפוס את זה, נכון? שש-וחצי מיליארד שמשות דחוסות בנקודה אחת. והיא שולטת על כמה מהאנרגטיקות של מרכז הגלקסיה הזו.
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.
כ"א: אבל למרות שהדבר הזה כל-כך עצום, מכיוון שזה כל-כך רחוק, אפילו לחלום שאפשר להשיג תמונה שלו, זה ממש קשה. הרזולוציה שצריך להגיע אליה צריכה להיות מדהימה.
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.
ש"ד: חורים שחורים הם הגורמים הקטנים ביותר ביקום הידוע לנו. אבל יש להם השפעות גדולות באופן לא רגיל על גלקסיות שלמות. אבל כדי לראות אחד, תצטרך לבנות טלסקופ בגודל של כדור-הארץ, מכיוון שהחור השחור שאנחנו מסתכלים עליו פולט שפע של גלי-רדיו. הוא פולט אותם כל הזמן.
CA: And that's exactly what you did.
כ"א: וזה בדיוק מה שעשית.
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.
ש"ד: בדיוק. מה שאתם רואים כאן הוא שהשתמשנו בטלסקופים מכל רחבי העולם, סנכרנו אותם באופן מושלם באמצעות שעונים אטומים, כך שהם קלטו גלי-אור מהחור השחור הזה, ואז תפרנו יחד את כל המידע הזה יחד לכדי תמונה.
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.
כ"א: כדי לעשות זאת מזג-האוויר חייב להתאים בכל המיקומים האלה באותו הזמן, על-מנת שתוכלו להשיג ראות טובה.
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.
ש"ד: היינו צריכים הרבה מזל בהרבה היבטים. ולפעמים עדיף להיות בר-מזל מאשר טוב. במקרה הזה אני רוצה להאמין שהיינו שניהם. אבל אור היה צריך להגיע מהחור השחור. היה עליו לעבור במרחב הבין-גלקטי, דרך האטמוספירה של כדור-הארץ, שם אדי-מים יכולים לספוג אותו, והכל הסתדר מושלם, גודל כדור-הארץ באורך גל האור הזה, אורך גל של מילימטר אחד, היה בדיוק מתאים כדי להשיג את החור השחור הזה, במרחק 55 מליון שנות-אור מכאן. היקום אמר לנו מה לעשות.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
כ"א: אז התחלתם לתעד כמויות אדירות של מידע. אני חושב שזה רק מחצית מהמידע מטלסקופ אחד.
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.
ש"ד: כן, זה אחד מחברי הצוות שלנו, לינדי בלקברן, והוא יושב עם מחצית המידע שתועד בטלסקופ Large Millimeter, שיושב על פסגת הר בגובה 4,500 מטר במקסיקו. ומה שהוא מחזיק שם זה בערך חצי פטאבייט. שזה במונחים שאנחנו מבינים שווה לבערך כמות תמונות הסלפי של 5,000 אנשים במשך כל חייהם.
(Laughter)
(צחוק)
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.
כ"א: זה הרבה מידע. אז כל זה הובל, לא יכולתם לשלוח את זה על גבי האינטרנט. כל המידע הזה הובל למקום אחד והתחלנו במשימת מחשוב עצומה לנתח אותו. ולא באמת ידעתם מה יצא מזה בסופו של דבר.
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.
ש"ד: הדרך בה הטכניקה שהשתמשנו בה עובדת -- תארו לעצמכם אם הייתם לוקחים מראה אופטית ומנפצים אותה ואז שמים את כל הרסיסים במקומות שונים. הדרך בה מראה רגילה עובדת היא שקרני אור מוחזרים מפני השטח שהוא חלק. ומתרכזים בנקודה אחת באותו הזמן. אנחנו לוקחים את כל התיעודים האלו, ובדיוק של שעון אטומי אנחנו מאוחר יותר מסדרים אותם בצורה מושלמת במחשבי-על. ואנחנו משחזרים מעין עדשה בגודל כדור-הארץ. והדרך היחידה לעשות זאת היא להביא את המידע חזרה במטוס. אי אפשר לנצח את רוחב הפס של מטוס 747 מלא בדיסקים קשיחים.
(Laughter)
(צחוק)
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.
כ"א: אז, אני מניח שלפני כמה שבועות או חודשים, על מסך מחשב איפה שהוא, זה התחיל להתגבש לתמונה. הרגע הזה.
SD: Well, it took a long time.
ש"ד: טוב, זה לקח הרבה זמן.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
כ"א: כאילו, תראו את זה. זה היה זה. זו היתה התמונה הראשונה.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
So tell us what we're really looking at there.
אז ספר לנו מה אנחנו באמת רואים כאן.
SD: I still love it.
ש"ד: אני עדיין אוהב את זה.
(Laughter)
(צחוק)
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.
אז מה שאתם רואים כאן הוא מסלול הפוטונים האחרון. אתם רואים את הגיאומטריה של איינשטיין חשופה. החור במרחב-זמן כל-כך עמוק שהאור נע סביבו במעגל, כך שהאור שמאחורי החור השחור, כפי שאני חושב שאנחנו נראה בקרוב, נע סביב ומגיע אלינו בקווים המקבילים האלו במסלול הזה בדיוק. מסתבר שהמסלול הזה הוא השורש הריבועי של 27 כפול כמה קבועי יסוד. זה יוצא מן הכלל אם חושבים על זה.
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.
כ"א: כש... בראש שלי, כשחשבתי על חורים שחורים בהתחלה חשבתי שזה אופק האירועים, המון מסה ואור מסתחררים בצורה הזו. אבל בעצם זה מורכב יותר מזה. טוב, ספר לנו על האנימציה הזו, כי זה אור שמתעקל סביבו.
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.
ש"ד: אתם יכולים לראות שחלק מהאור מאחור מתעקל, וחלק מהאור עושה לולאות סביב כל המסלול של החור השחור. אך כשמשיגים מספיק אור מכל הגז החם שמסתחרר סביב החור השחור, בסופו של דבר רואים את כל קרני האור האלו מתרכזות יחד על המסך, שהוא במקום איפה שאני ואתה נמצאים. ואתם רואים את גבולות הטבעת מתחילים להתחדד. וזה מה שאיינשטיין ניבא לפני יותר מ-100 שנה.
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?
כ"א: כן, זה מדהים. אז ספר לנו עוד על מה אנחנו רואים כאן. קודם כל, למה חלק ממנו בהיר יותר מהשאר?
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.
ש"ד: אז מה שקורה הוא שהחור השחור מסתובב. וחלק מהגז נע לכיווננו למטה ונסוג מאיתנו למעלה. ובדיוק כמו שצליל שריקת הרכבת נהיה גבוה יותר ככל שהיא מתקרבת אליך, יש יותר אנרגיה מהגז המתקרב אלינו מאשר מהגז המתרחק מאתנו. החלק התחתון נראה בהיר יותר מכיוון שהאור למעשה מואץ לכיוון שלנו.
CA: And how physically big is that?
כ"א: וכמה גדול הדבר הזה פיזית?
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.
ש"ד: כל מערכת השמש שלנו בשלמותה יכולה להיכנס בחלק השחור הזה. ואם יורשה לי, האזור השחור הזה הוא החתימה של אופק האירועים. הסיבה שאנחנו לא רואים אור משם, היא מכיוון שהאור שהיה אמור להגיע מהאיזור הזה נבלע על ידי אופק האירועים. אז -- זהו זה.
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?
כ"א: אז כאשר אנו חושבים על חור שחור, אנחנו חושבים על קרני האור הענקיות האלה מתפרצות החוצה, הישר אל הכיוון שלנו. למה אנחנו לא רואים אותן?
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.
ש"ד: זה חור שחור רב עוצמה. לא בקנה מידה אוניברסלי, אבל עדיין רב עוצמה, ומהקוטב הצפוני והדרומי של החור השחור הזה אנחנו חושבים שיוצאים סילונים. עכשיו, אנחנו יותר מדיי קרובים כדי באמת לראות את כל מבנה הסילונים, אבל בסיסי הסילונים האלה הם שמאירים את המרחב-זמן. וזה מה שמתעקל סביב החור השחור.
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
כ"א: ואם היית על חללית שמסתחררת סביב הדבר הזה איכשהו, כמה זמן היה לוקח להקיף אותו?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
ש"ד: דבר ראשון, הייתי נותן הכל כדי להיות על החללית הזו.
(Laughter)
(צחוק)
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.
תרשום אותי. יש משהו שנקרא -- אם אני יכול לדבר גבוהה לרגע-- המסלול הסיבובי הקבוע הפנימי ביותר, זה המסלול הפנימי ביותר בו מסה יכולה לנוע סביב חור שחור לפני שהיא נשאבת פנימה. ובחור השחור הזה, אורכו יהיה משהו בין שלושה ימים וכחודש.
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.
כ"א: זה כל כך עוצמתי, זה איטי באופן מוזר ברמה אחת. אני מתכוון, לא היית שם לב שאתה נופל לתוך אופק האירועים הזה אם היית שם.
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.
ש"ד: אז אולי שמעת על "ספגטיפיקציה", לפיה כשאתה נופל לתוך חור שחור וכוח הכבידה סביב רגליך הרבה יותר חזק מאשר סביב הראש שלך, עד שאתה נקרע לגזרים. החור השחור הזה כל כך גדול שאתה לא תהפוך לאטריית ספגטי. אתה פשוט הולך לרחף דרך אותו אופק אירועים.
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?
כ"א: אז זה כמו טורנדו עצום. כשדורותי נסחפה לתוך הטורנדו ומצאה את עצמה בארץ עוץ. להיכן תגיע אם תיפול לתוך חור שחור?
(Laughter)
(צחוק)
SD: Vancouver.
ש"ד: ונקובר.
(Laughter)
(צחוק)
CA: Oh, my God.
כ"א: אוי אלוהים.
(Applause)
(מחיאות כפיים)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
המעגל האדום הוא המפחיד. לא, באמת.
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.
ש"ד: חורים שחורים הם באמת התעלומה הגדולה ביותר של דורנו, כי שם עולם הקוונטים ועולם הכבידה נפגשים. מה שנמצא בפנים זאת סינגולריות. ושם כל הכוחות מתאחדים, כי כוח הכבידה סוף סוף חזק מספיק להתחרות עם כל שאר הכוחות. אבל הוא מוסתר מאתנו, היקום החביא אותו בגלימת ההיעלמות האולטימטיבית. כך שאנחנו לא יודעים מה קורה שם בפנים.
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.
כ"א: אז יש אחד קטן יותר בגלקסיה שלנו. אנחנו יכולים לחזור לגלקסיה היפה שלנו? זה הוא שביל החלב, זה הבית. ואיפה שהוא במרכז שלה יש עוד אחד, שגם אותו אתם מנסים למצוא.
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.
ש"ד: אנחנו כבר יודעים שהוא שם, וכבר תיעדנו מידע לגביו. ואנחנו עובדים על המידע הזה כעת. אנחנו מקווים שיהיה לנו משהו בעתיד הקרוב, אני לא יכול לומר מתי.
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
כ"א: זה הרבה יותר קרוב אבל גם הרבה יותר קטן, אולי באותו הגודל של מה שראינו?
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.
ש"ד: נכון. אז מסתבר שהחור השחור בM87, שראינו לפני כן, הוא בגודל של ששה וחצי מיליארד מסות סולריות. אבל הוא כל כך מרוחק שהוא נראה בגודל מסוים. החור השחור במרכז הגלקסיה שלנו הוא פי אלף יותר קטן, אבל גם פי אלף יותר קרוב. אז זה נראה באותו גודל זוויתי בשמיים.
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
כ"א: לבסוף, אני מניח, ניתן במה לקבוצה מרשימה של אנשים, מיהם האנשים האלה?
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.
ש"ד: אז אלה רק חלק מהקבוצה. אנחנו התפעלנו מהתגובה המהדהדת שהתמונה הזאת קיבלה. אם היית אומר לי שהיא תופיע בעמוד הראשי של כל העיתונים האלה, אני לא בטוח שהייתי מאמין לך, אבל זה קרה. כי זאת תעלומה גדולה, וזה מהווה מקור להשראה עבורנו, ואני מקווה שזה כך עבור כולם. אבל הדבר החשוב יותר הוא שזהו רק חלק קטן מהצוות. אנחנו מונים 200 איש מ60 מוסדות ו-20 מדינות ומחוזות. אם אתה רוצה לבנות טלסקופ גלובלי אתה זקוק לצוות גלובלי. והטכניקה הזאת שהשתמשנו בה של חיבור טלסקופים מכל רחבי העולם באופן די פשוט עוקפת חלק מהנושאים שמפרידים בינינו. וכמדענים, אנחנו משלבים כוחות יחד באופן טבעי כדי לעשות משהו כזה.
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.
כ"א: ואוו, זה ממש מעורר השראה לכל הצוות שלנו השבוע. שפרד, ממש תודה רבה על מה שעשית ושבאת לכאן.
SD: Thank you.
ש"ד: תודה רבה.
(Applause)
(מחיאות כפיים)