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?
(クリス・アンダーソン) 来ていただき ありがとうございます 飛行機がバンクーバーに着いたのが 文字通り2時間前でした 本当にありがたいです アインシュタイン方程式からどうやって ブラックホールの存在が示されたのか 説明していただけますか?
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.
(シェパード・ドールマン) 百年以上前に アインシュタインは 空間が歪むという 幾何学的な重力理論を 見出しました 物質は時空を歪め 一方で時空は 周辺にある 物質の運動を決定します ごく小さな領域に 大量の物質があると 時空に穴ができて 光さえ抜け出せず 重力が光を 閉じ込めるようになります
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.
(アンダーソン) つまり 地球が太陽の周りを回るのは 太陽が地球を 引っ張るからではなく 空間の形が 変わっているからで 地球は太陽の周りを いわば落ちているのだと
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.
(ドールマン) ええ 時空の幾何学が 太陽の周りで地球がどう動くかを 決定しているのです ブラックホールがまさに 時空に穴を開けようとしていますが すごく深くなった時に 光がブラックホールを 周回するようになります
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.
(アンダーソン) それがここで 起きていることなんですね これは写真ではなく ブラックホールの周りの 事象の地平面を コンピューターで シミュレーションしたものです
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.
(ドールマン) 先週まで ブラックホールが 本当のところどう見えるのか分からず スパコンでシミュレーションするのが せいぜいでした ここでも光の輪が見えますが これは光子の周回軌道です 光子がブラックホールの周りを 動き回っていて そこに高温のガスがあり ブラックホールに引き寄せられています 高温なのは摩擦のせいです 多くのガスが 小さなところに 入ろうとして熱くなるんです
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.
(アンダーソン) 数年前に ブラックホールの写真を撮るという ミッションに着手されたわけですが 遙か遠くにある— この銀河に的を絞りました この銀河について 聞かせてください
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
(ドールマン) ズームしていくと思いますが これはM87という銀河で 5500万光年離れています
CA: Fifty-five million.
(アンダーソン) 5500万光年!
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.
(ドールマン) 遠くです その中心に 太陽の65億倍の質量を持つ ブラックホールがあります ちょっと想像しにくいですが 65億個の太陽が1点に 凝縮されているのです それが この銀河の中心の エネルギー論を支配しています
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.
(アンダーソン) それほど巨大なものでも すごく遠いので その姿を捉えるのは 難しいことでしょう すごい解像度が 必要になります
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.
(ドールマン) ブラックホールは 既知の宇宙で最も小さな存在ですが 銀河全体に 大きな影響を及ぼします それを見るためには 地球ほどの大きさの 望遠鏡が必要になります 私達が見ている ブラックホールは おびただしい電磁波を 絶えず発しています おびただしい電磁波を 絶えず発しています
CA: And that's exactly what you did.
(アンダーソン) その地球サイズのを 作ってしまったと
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.
(ドールマン) その通りです 私達は世界各地の望遠鏡を使い 原子時計で完璧に同期させ ブラックホールからの光を捉え 1枚の画像にするために すべてのデータを貼り合わせました
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.
(アンダーソン) そうするためには— すべての望遠鏡の場所で 同時に天気が 良くないといけませんね 同時に天気が 良くないといけませんね
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.
(ドールマン) 私達は様々な面で 幸運に恵まれる必要がありました 時に優れていることより 幸運の方が重要なこともあります 私達は両方だったと 思いたいですが ブラックホールから 光が来てもらわねばなりません 銀河間の空間を通り 地球の大気を通りますが 水蒸気に吸収されたりします すべてがうまく 噛み合いました あの光の波長 1ミリの波長で 5500万光年離れた あのブラックホールが 見える解像度を得るには 地球は ちょうど良い 大きさだったんです どうすれば良いのか 宇宙が教えてくれてるかのようでした
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
(アンダーソン) そして膨大な データを捉え始め— これは1つの望遠鏡から得た データの半分だとか
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.
(ドールマン) 彼はチームの リンディ・ブラックバーンで メキシコの標高4600メートルの 山の上にある 大型ミリ波望遠鏡で 記録したデータの 半分を前にしています 0.5ペタバイトあって みんなに分かる 言い方をするなら 5000人の一生分の セルフィーが入る容量です
(Laughter)
(笑)
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.
(アンダーソン) 大量すぎて インターネットで送れず ディスクを配送したのだとか すべてのデータが 1箇所に集められ コンピューターによる 解析作業が行われましたが そこから何が出てくるのか 本当のところ 分からなかったんですね
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.
(ドールマン) 私達の使った手法は いわば鏡を粉々にして それぞれの破片を 別な場所に置くようなものです 普通の鏡なら 光は完璧な表面で反射して 1点に同時に集まります 私達は原子時計の精度で それぞれの記録を取り あとでスパコンを使って 完璧に時刻を揃えました そうやって地球サイズの レンズを作り出したんです データを運ぶ唯一の方法は 飛行機でした ハードディスクで満杯の747に 勝てる回線はありません
(Laughter)
(笑)
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.
(アンダーソン) そして何週間か 何ヶ月か前 コンピューターの画面に 現れ始めたわけですね この瞬間が
SD: Well, it took a long time.
(ドールマン) だいぶ時間がかかりました
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
(アンダーソン) ご覧ください— これです! これが初の ブラックホールの画像です
(Applause)
(拍手)
So tell us what we're really looking at there.
これが何か 説明していただけますか
SD: I still love it.
(ドールマン) 今だ感動を覚えます
(Laughter)
(笑)
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.
ご覧になっているのは 光子の最後の軌道です アインシュタインの幾何学が 姿を見せています 時空の穴があまりに深く 光が周回しています この後出てくると思いますが ブラックホールの 裏側の光が回り込み あの軌道のところで平行線になって こちらへやってくるんです あの軌道の半径は 27の平方根に 基本物理定数を いくつかかけたものです 考えるとすごいことです
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.
(アンダーソン) ブラックホールというと あれが事象の地平面で 大量の物質があり 光があの形で回っているのかと 思っていましたが 実際はもっと複雑なんですね このアニメーションで説明してもらえますか 周りで光がどう曲がるのかというのを
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.
(ドールマン) 後ろから来る光のあるものは レンズのように曲げられ あるものはブラックホールの周りを 一回りします ブラックホールの周りを回る 高温のガスが発する光が 十分にあれば その光線が このスクリーンに集まり— その光線が このスクリーンに集まり— これは私達の代わりですが このリングが姿を現し始めます アインシュタインが百年以上前に 予言していたものです
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?
(アンダーソン) すごいものですね ここで見ているものについて もう少し伺いたいんですが なぜ他より明るい部分が あるんですか?
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.
(ドールマン) このブラックホールは 回転しているんですが 下側ではガスが 私達に向かっていて 上側では遠ざかっています 近づいてくる列車の汽笛が 高音になるのと同じように こちらに近づいてくるガスは 遠ざかるガスよりも エネルギーが高くなります 下側が明るくなっているのは 光がこちらに向かって 後押しされているからです
CA: And how physically big is that?
(アンダーソン) どれくらいの 大きさなんですか?
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.
(ドールマン) 太陽系がすっぽり あの暗い部分に納まります あの暗い部分が 事象の地平面の 存在を示す形跡で あの暗い部分が 事象の地平面の 存在を示す形跡で あそこからの光が 見えないのは あそこから来る光は 事象の地平面に 飲み込まれてしまうためです つまり— そういうことです
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?
(アンダーソン) ブラックホール周りからは 膨大な光が噴出し それがこちらに 向いているはずですが なぜそれが 見えないのでしょう?
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.
(ドールマン) これは非常に 強力なブラックホールで 宇宙的な基準では そうでもありませんが— ブラックホールの 北極と南極からは ジェットが出ていると 考えられています ジェットの構造全体を見るには 近すぎるんですが この時空を照らしているのは そのジェットの根本の部分です それがブラックホールの周りで 曲げられているんです
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
(アンダーソン) あの周りを回る 宇宙船に乗っていたら 一周するのに どれくらいかかるんですか?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
(ドールマン) まず その宇宙船に乗れるんだったら 私は何だって差し出します
(Laughter)
(笑)
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.
どうか乗せてください ちょっと大ざっぱになりますが 最内安定円軌道と 呼ばれるものがあって 物質がブラックホールに 落ち込まずに周回できる 一番内側の軌道 ということですが このブラックホールの場合 3日から1ヶ月の間です
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.
(アンダーソン) すごく強力であり あるレベルでは奇妙に遅くもあるんですね 自分がそこにいたら 事象の地平面に落ちているのに 気付きもしないというのは
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.
(ドールマン) 「スパゲッティ化現象」というのを 聞いたことがあるかもしれません ブラックホールに落ちていくとき 足の位置での重力場が 頭の位置での重力場よりずっと強くて 引きちぎられて しまうことですが このブラックホールは とても大きいため スパゲッティに なることはありません 事象の地平面を 通っていくだけです
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?
(アンダーソン) 巨大な竜巻の ようなものですね ドロシーが竜巻に飲み込まれたときは オズの国に辿り着きましたが ブラックホールに落ちたら どこに行き着くんでしょう?
(Laughter)
(笑)
SD: Vancouver.
(ドールマン) バンクーバーですかね
(Laughter)
(笑)
CA: Oh, my God.
(アンダーソン) うわー目が回る
(Applause)
(拍手)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
これはあの 赤い部分だったんですね いや 真面目な話
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.
(ドールマン) ブラックホールは 現代の大きな謎で 量子の世界と重力の世界が 交わるところです 中にあるのは特異点です すべての力が統一されます 重力が他の力に負けないくらい 強くなるからです でもそれは私達から 隠されています 宇宙は究極の見えないマントで 覆っているのです そこで何が起きているのかは 分かりません
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.
(アンダーソン) 我々の銀河系にも 小さなのがあります 私達の美しい銀河を 出してもらえますか? この天の川の真ん中にも 別のブラックホールがあって それを見付けようと しているそうですね
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.
(ドールマン) そこにあることは分かっていて データも取っています 今そのデータに 取り組んでいるところです いつとは言えませんが 遠からず何か得られると期待しています
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
(アンダーソン) ずっと近くにあるけど ずっと小さいので 見た目の大きさは 同じくらいなんだとか
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.
(ドールマン) そうです 先ほど見た M87のブラックホールは 太陽65億個分の 質量があります でも遠くにあるので 小さく見えます 我々の銀河系の中心にある ブラックホールは 質量は千分の1ですが 千倍近くにあります だらか空に同じ視野角で 見えるんです
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
(アンダーソン) 最後に素晴らしいチームの人々を 紹介してもらいましょうか 彼らは誰なんですか?
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.
(ドールマン) これはチームの 一部です ブラックホールの写真への 反響には驚いています 新聞の一面トップになるぞ と言われたら 信じなかったと思いますが 本当になりました これは大いなる謎であり 心を掴まれます みんなにもそう 感じてもらえたらと思います これはチームのほんの一部で 200人強のメンバーがいて 60の組織 20の国や地域からなっています 地球規模の望遠鏡を作ろうと思ったら 地球規模のチームが必要です 世界の望遠鏡を繋げるために 使った手法は 私達を分断している問題のいくつかを 容易に回避できます 科学者として 私達は このようなことを やるために 自然に集まってくるんです
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.
(アンダーソン) まったく TEDにも すごい刺激になっていますよ あなた方の成し遂げたことと 来てくださったことに感謝します
SD: Thank you.
(ドールマン) ありがとうございます
(Applause)
(拍手)