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?
Chris Anderson: Shep, köszönöm, hogy eljött. Pontosan két órája landolt Vancouverben. Mit meg nem teszünk, hogy itt legyen! Meséljen arról, hogy jutott el Einstein egyenletétől a fekete lyukig?
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.
Sheperd Doeleman: Több mint 100 éve Einstein megfogalmazta a gravitáció geometriai elmélet, mely szerint a gravitáció meggörbíti a téridőt. Az anyag meggörbíti a téridőt, és viszonzásul a téridő is hat a körülötte lévő anyag mozgására. Ha az anyag kis térfogatba tömörül össze, akkor lyuk keletkezik a téridőn, ahonnan a fény sem tud távozni, a gravitációs erő még a fényt is elnyeli.
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.
CA: A Föld nem azért kering a Nap körül, mert a Nap vonzza a Földet, ahogy gondoltuk, hanem azért, mert megváltoztatta a tér formáját, és mi csak tehetetlenül zuhanunk a Nap körül.
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.
SD: Pontosan, a téridő geometriája határozza meg a Föld mozgását a Nap körül. Majdnem látjuk, ahogy egy fekete lyuk áthatol a téridőn. Ha ilyen intenzív a hatása, akkor egy ponton túl a fény keringésre kényszerül a fekete lyuk körül.
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.
CA: Gondolom, ezt láthatjuk itt. Ez nem kép, hanem számítógépes szimulációja annak, amit mindig is gondoltunk: ez a fekete lyuk körüli eseményhorizont.
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.
SD: 2019. áprilisig fogalmunk sem volt a fekete lyuk valódi kinézetéről. A legtöbb, amit tehettünk, hogy hasonló szuperszámítógépes szimulációt végeztünk, de itt is megfigyelhető ez a fénygyűrű, amely a fotonok pályája. Pontosan itt keringenek a fotonok a fekete lyuk körül, és a fekete lyuk vonzza maga köré az izzó gázokat, melyek a súrlódás miatt hevülnek fel. A gáz egyre kisebb térbe tömörödik, ezért felmelegszik.
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.
CA: Pár éve belevágtak ebbe a projektbe, hogy képet alkossanak ezekről a dolgokról. Szerintem sikerült. Erre a távoli galaxisra fókuszáltak. Meséljen erről a galaxisról.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
SD: Erre a galaxisra, az 55 millió fényévre lévő M87 nevű galaxis középpontjára fókuszáltunk.
CA: Fifty-five million.
CA: 55 millió.
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.
SD: Távol van. A közepén terpeszkedő fekete lyuk becsült tömege 6,5 milliárdszorosa a mi Napunkénak. Nagyon nehezen felfogható számunkra, igaz? 6,5 milliárd Nap összesűrítve egyetlen pontba. Ez uralja e galaxis közepén az energetika egy részét.
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.
CA: Bár hatalmas, de nagyon távol van, ezért még csak nem is álmodoztunk, hogy képhez jutunk róla. Hihetetlenül nagy képfelbontásra volt szükség hozzá.
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.
SD: A fekete lyukak az ismert világegyetem legkisebb objektumai. De hatásuk kiterjed az egész galaxisra. Ahhoz, hogy megpillantsunk egyet, Föld-méretű távcsövet kellene építeni, mert a fekete lyuk, amelyet nézünk, rengeteg rádióhullámot bocsájt ki. Folyton sugároz.
CA: And that's exactly what you did.
CA: Pontosan ezt tették.
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.
SD: Pontosan. A látható kép megörökítéséhez atomórákkal összehangolt földi távcsőhálózatot használtunk, mely fogta e fekete lyuktól érkező fényhullámokat, és utána ezen adatok összességéből hoztuk létre a képet.
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.
CA: A kivitelezéshez megfelelő időjárásra volt szükség ugyanabban az időben minden állomáson, hogy tiszta képet alkothassanak.
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.
SD: Több szempontból is szerencsések voltunk. Néha több múlik a szerencsén, mint a tudáson. Most mindkettő megvolt, szerintem. A fénynek érkeznie kellett a fekete lyuktól. Jött az űrközi téren át, a Föld légkörén át, ahol a vízgőz elnyelhette volna, de minden jól jött össze: a Föld mérete és a fény hullámhossza – 1 milliméteres hullámhossz –, megfelelt az 55 millió fényévre található fekete lyuk megfigyelésére. A világegyetem diktálta, mi a teendő.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
CA: Hatalmas adatmennyiséget rögzítettek. Az hiszem, ez egyetlen távcsőtől származó adatmennyiség fele.
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.
SD: Igen, csapatunk egyik tagja látható: Lindy Blackburn az adatmennyiség felével, melyet a Nagy Milliméter Távcső rögzített az egyik 4 600 méteres mexikói hegytetőn. Fél petabyte adatot tart ott. Lefordítva érthető mennyiségre: ez 5 000 ember egész életében rögzített szelfi adatmennyisége.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
CA: Hatalmas adatmennyiség. Fizikailag szállították, mert nem tudták átküldeni interneten. Minden adatot egy helyre szállítottak. Óriási számítógépkapacitás elemezte és próbálta összerakni. Valójában azt sem tudták, mi alakul ki belőle.
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.
SD: Az alkalmazott technikát úgy képzeljék el, mintha egy tükröt darabokra törnénk, majd a darabokat a Föld más-más pontjain helyeznénk el. Hasonlóan a normál tükörhöz a fénysugarak visszaverődnek a tökéletes felületről, ugyanakkor adott fókuszpontba tartanak. Mi ezeket rögzítettük, s atomóra pontossággal sorba rendeztük később egy szuperszámítógépben. Föld-méretű lencsét alkottunk. Ezt csak úgy oldhattuk meg, hogy repülővel szállítottuk az adatokat. Egy merevlemezekkel teli 747-es sávszélessége verhetetlen.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
CA: Gondolom, pár hete vagy hónapja egy számítógépképernyőn valahol kezdett kirajzolódni a kép. Ez a pillanat.
SD: Well, it took a long time.
SD: Sok időt vett igénybe.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
CA: Úgy értem, nézzen rá. Ez volt az. Ez volt az első kép.
(Applause)
(Taps)
So tell us what we're really looking at there.
Mondja, mit látunk itt?
SD: I still love it.
SD: Még mindig imádom.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Az utolsó fotonpályát látjuk. Einstein geometriáját látjuk tisztán. A lyuk a téridőben annyira mély, hogy a fény pályán halad körülötte, tehát a fekete lyuk mögötti fényt hamarosan látjuk, ahogy megkerüli, és felénk jön ezeken a párhuzamos vonalakon pontosan azon a pályán. Kiderült, hogy a pálya négyzetgyök 27-szer pár alapállandó. Nagyszerű volt erre rájönni.
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.
CA: Volt... Az én képzeletemben a fekete lyuk eseményhorizontján rengeteg anyag és fény keringett ilyenformán. Valójában sokkal összetettebb. Nézzük ezt az animációt, amelyen a fényt a fekete lyuk tereli.
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.
SD: Látjuk, hogy egy kevés hátulról érkező fényt érzékelt a lencse. Valamennyi fény körbejárja az egész fekete lyukat. Mikor elég fényt érzékelünk a fekete lyuk körül örvénylő izzó gázból, akkor összetereljük az összes fénysugarat erre a képernyőre, melyet elénk állítottunk fel. Felismerjük a meghatározott gyűrűformát. Ezt írta le Einstein 100 évvel ezelőtt.
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?
CA: Igen, ez elképesztő! Meséljen még arról, mit látunk itt. Először is, miért fényesebb egyik fele, mint a másik?
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.
SD: Az a helyzet, hogy a fekete lyuk forog. A gáz alatta felénk áramlik, és fölötte tőlünk távolodik. Akár a vonatfütty, annak is egyre magasabb a hangja, mikor a gáz közeledik, több energia érkezik hozzánk, mint amikor távolodik tőlünk. Az alsó részt látjuk fényesebbnek, mert a fény éppen felénk irányul.
CA: And how physically big is that?
CA: Mekkora a kiterjedése?
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.
SD: Az egész naprendszerünk kényelmesen elférne abban a sötét részében. Ha megemlíthetem, a sötét rész az eseményhorizont lenyomata. Azért nem látunk fényt onnan, mert az onnan felénk induló fényt elnyeli az eseményhorizont. Tehát ilyen!
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?
CA: Mikor fekete lyukról beszélünk, akkor ezekre a hatalmas kilövellt sugarakra gondolunk, melyek felénk irányulnak. Miért nem látjuk őket?
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.
SD: Ez nagyon erős fekete lyuk. Nemcsak mert kozmikus méretű, hanem igazán erősnek számít, és a fekete lyuk északi és déli sarkából – úgy gondoljuk –, hogy kilövellések érkeznek. Túl közel vagyunk, hogy valóban lássuk a kilövellés szerkezetét, de a kilövellés alapja világítja meg a téridőt. Ez hajlik meg a fekete lyuk körül.
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
CA: Ha sikerülne valahogy űrhajóval bolyongani körülötte, akkor mennyi idő alatt lehetne megkerülni?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
SD: Először is, bármit megadnék, hogy abban az űrhajóban legyek.
(Laughter)
(Nevetés)
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.
Jegyezzen elő. Létezik – ha furcsán hangzik is egy pillanatra – egy legbelső stabil körpálya, amelyen az anyag még megkerülheti a fekete lyukat mielőtt belezuhan. Ennél a fekete lyuknál három nap és egy hónap közötti lehet ez a pálya.
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.
CA: Annyira erős, valahol mégis furcsán lassú. Úgy értem, ha ott lennénk, fel sem tűnne, hogy beleestünk az eseményhorizontba.
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.
SD: Talán hallottak a "spagettihatás"-ról. Ahol beleesünk a fekete lyukba, a gravitációs mező a lábunknál sokkal erősebb, mint a fejünknél, ezért szétszakít. Ez a fekete lyuk akkora, hogy nem nyújt minket spagettivé. Csak átsodródunk az eseményhorizonton.
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?
CA: Akár egy gigantikus tornádó. Mikor Dorkát felkapta a tornádó, akkor Oznál kötött ki. Hova jutunk, ha belezuhanunk egy fekete lyukba?
(Laughter)
(Nevetés)
SD: Vancouver.
SD: Vancouverbe.
(Laughter)
(Nevetés)
CA: Oh, my God.
CA: Ó, Istenem!
(Applause)
(Taps)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
Az a vörös kör elrettentő. Nincs igazam?
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.
SD: A fekete lyuk korunk lényeges rejtélye, mert a kvantumvilág és a gravitációs világ itt találkozik. Benne érvényesül a szingularitás. Itt egyesül minden erő, mert a gravitáció olyan erős, hogy minden más erőt legyőz. De előlünk rejtve van, a világegyetem láthatatlan lepellel zárta el előlünk. Nem tudjuk, mi történik benne.
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.
CA: Van belőle kisebb is a galaxisunkban. Visszatérhetünk saját csodálatos galaxisunkba? Ez a Tejút, az otthonunk. Valahol itt a közepén van egy másik, melyet szintén próbáltak felfedezni.
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.
SD: Tudjuk, hogy ott van, az adatgyűjtés már elkezdődött. Folyamatban van az adatok feldolgozása. Remélem, hamarosan lesz eredménye, de nem tudom, mikor.
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
CA: Közelebb van, de sokkal kisebb is. Hasonló a mérete a másikéhoz?
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.
SD: Igaz. Kiderült, hogy az imént látott fekete lyuk az M87-ben, 6,5 milliárd Nap-tömegű. De olyan távol van, hogy bizonyos méretűnek tűnik. A galaxisunk közepén található fekete lyuk ezerszer kisebb, de ezerszer közelebb van. Ezért ugyanakkora szög alatt látható az égen.
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
CA: Végül, szerintem, említsük meg a kiváló csapatot. Kik ők?
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.
SD: Ők páran a csapatból. Elképesztő volt, milyen hatást keltett a kép. Ha azt mondták volna, hogy minden újság címlapon hozza majd, nem biztos, hogy elhittem volna, de így történt. Mert ez hatalmas rejtély. Lelkesít minket, és remélem, mindenkire ösztönzőleg hat. Lényeges, hogy itt csak töredéke látható a csapatnak. Szorosan együttműködtünk 200-an, 60 intézetből, 20 országból és régióból. A globális távcső megalkotása globális csapatot követel. A távcsöveket globálisan összekapcsoló technika könnyedén áthidalja az emberiséget megosztó problémákat. Mi, tudósok együttműködünk, hogy ilyent hozzunk létre.
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.
CA: Ez ösztönzően hat egész csapatunkra a héten! Shep, köszönjük, amit véghezvittek, és hogy eljött.
SD: Thank you.
SD: Köszönöm.
(Applause)
(Taps)