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, heel erg bedankt voor je komst. Ik denk dat je vliegtuig precies twee uur geleden in Vancouver landde. Een plezier je hier te hebben. Hoe kom je nu vanuit de vergelijking van Einstein naar een zwart gat?
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: Meer dan 100 jaar geleden ontdekte Einstein de geometrische theorie van de zwaartekracht die de ruimtetijd vervormt. Materie vervormt de ruimtetijd en dan vertelt de ruimtetijd de materie hoe erin te bewegen. En je kunt genoeg materie in een voldoende klein volume krijgen dat het de ruimtetijd doorprikt, zodat zelfs licht er niet uit kan, de zwaartekracht houdt zelfs het licht binnen.
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: En dus is de reden dat de aarde rond de Zon beweegt niet omdat de zon de aarde aantrekt, zoals we denken, maar ze letterlijk de ruimte vervormt zodat we eigenlijk gewoon om de zon heen vallen.
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: Ja, de geometrie van de ruimtetijd vertelt de aarde hoe rond de zon te bewegen Je ziet bijna een zwart gat de ruimtetijd doorprikken, en wanneer het er zo diep in gaat, dan komt er een moment waarop het licht het zwarte gat gaat omcirkelen.
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: En dat is, denk ik, wat hier gebeurt. Dit is geen beeld, maar een computersimulatie van wat we altijd dachten, zoals, de waarnemingshorizon rond het zwarte gat.
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: Tot vorige week wisten we niet hoe een zwart gat eruitzag. Het beste wat we konden, waren simulaties zoals deze in supercomputers, maar ook hier zie je deze ring van licht, de baan van de fotonen. Dat is waar fotonen letterlijk rond het zwarte gat bewegen en daarrond zit dit hete gas dat het zwarte gat wordt ingetrokken en verhit is door wrijving. Al dit gas probeert in een zeer klein volume te geraken, en warmt op.
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: Een paar jaar geleden begon je aan de opdracht om een van deze dingen echt in beeld te brengen. En ik denk dat je -- je richtte je op deze verre melkweg. Vertel ons over deze melkweg.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
SD: Dit is die melkweg -- We gaan op de melkweg M87 inzoomen, 55 miljoen lichtjaar hiervandaan.
CA: Fifty-five million.
CA: 55 miljoen.
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: Dat is ver weg. In zijn centrum zit een zwart gat met een massa van 6,5 miljard zonnen. Moeilijk voor te stellen, toch? Zes en een half miljard zonnen gecomprimeerd tot één enkel punt. Het bestuurt een deel van de energetica van het centrum van deze melkweg.
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: Maar ook al is dat ding zo groot, omdat het zo ver weg is, is het ongelooflijk moeilijk er een beeld van krijgen. De resolutie die je nodig hebt, is niet te vatten. SD: Zwarte gaten zijn de kleinste dingen in het bekende universum.
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.
Maar ze hebben overmaatse effecten op hele sterrenstelsels. Om er een te zien, heb je een telescoop nodig zo groot als de aarde omdat het zwarte gat waar we naar kijken overvloedig radiogolven afgeeft. Het zendt de hele tijd uit.
CA: And that's exactly what you did.
CA: En dat is precies wat je deed.
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: Precies. Hier zie je hoe we telescopen over de hele wereld gebruikten, we synchroniseerden ze perfect met atoomklokken, zodat ze de lichtgolven van dit zwarte gat ontvingen. We klikten vervolgens al die data aan elkaar tot een beeld.
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: Om dat te doen, moest het weer overal op hetzelfde moment goed zijn om een duidelijk zicht te hebben.
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: We moesten dus op allerlei manieren geluk hebben. Soms kan je beter geluk hebben dan goed zijn. In dit geval was het beide, denk ik graag. Maar het licht moest van het zwarte gat tot hier geraken. Het moest door de intergalactische ruimte, door de atmosfeer van de aarde, waar waterdamp het kan absorberen, en alles werkte perfect, de grootte van de aarde bij die golflengte van licht, één-millimeter-straling, was net genoeg om dat zwarte gat te zien op 55 miljoen lichtjaar hiervandaan. Het universum vertelde ons wat te doen.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
CA: Je ging massa’s data opnemen. Dit is zowat de helft van de gegevens van slechts één telescoop.
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: Ja, dit is iemand van ons team, Lindy Blackburn, met de helft van de gegevens van de Large Millimeter Telescope, op een vijf km hoge berg in Mexico. En hij houdt hier ongeveer een halve petabyte in zijn handen. Wat, in termen die we kunnen begrijpen, overeenkomt met ongeveer een levenslang selfiebudget voor 5.000 mensen.
(Laughter)
(Gelach)
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: Het zijn een hoop data. Dit werd allemaal fysiek verzonden, het ging niet via het internet. Al deze gegevens werden op één plek met massale computerinzet getest en geanalyseerd. Je wist niet echt wat dit zou opleveren.
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: De gebruikte techniek is -- stel je voor dat we een optische spiegel zouden breken en de scherven willekeurig neerzetten. Een normale spiegel werkt door lichtstralen te weerkaatsen op een perfect oppervlak en ze tegelijkertijd op een bepaald punt te richten. Al deze opnames aligneren we daarna met atoomklokprecisie perfect in een supercomputer. En maken zo een soort lens zo groot als de aarde. Dat kan alleen door de gegevens terug te vliegen. De bandbreedte van een 747 vol hard discs kan je niet overtreffen.
(Laughter)
(Gelach)
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: Zo, denk ik dat een paar weken of maanden geleden ergens op een computerscherm dit in beeld begon te komen. Dit moment.
SD: Well, it took a long time.
SD: Het duurde wel een lange tijd.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
CA: Ik bedoel, kijk ernaar. Dat was het. Dat was het eerste beeld.
(Applause)
(Applaus)
So tell us what we're really looking at there.
Vertel ons eens wat we daar echt zien.
SD: I still love it.
SD: Ik ben er nog altijd weg van.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Je ziet de laatste baan van fotonen. Je ziet Einsteins geometrie blootgelegd. Het lek in de ruimtetijd is zo diep dat het licht eromheen beweegt, zodat het licht achter het zwarte gat, zoals we, denk ik, binnenkort gaan zien, eromheen gaat en ons bereikt via deze parallelle lijnen op precies die baan. Het blijkt, dat de baan de vierkantswortel is van 27 maal een handvol fundamentele constanten. Heel bijzonder, als je erover nadenkt.
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: Als ... Toen ik de eerste keer nadacht over zwarte gaten, dacht ik: dat is de waarnemingshorizon, waaromheen hopen materie en licht wervelen in die vorm. Maar het is ingewikkelder dan dat. Laten we het hebben over deze animatie, omdat het licht eromheen wordt gebogen.
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: Je ziet hier dat wat licht komende van erachter wordt gebogen, en ander licht maakt een looping rond het hele gebied van het zwarte gat. Maar als je genoeg licht krijgt van al dit hete gas dat rond het zwarte gat wervelt, dan ga je al deze lichtstralen zien samenkomen op dit scherm, dat staat voor de plaats waar jij en ik zijn. Je ziet dat de aftekening van de ring zich begint te vormen. Dat is wat Einstein meer dan 100 jaar geleden voorspelde.
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: Ja, dat is geweldig. Vertel ons wat meer over wat we hier eigenlijk zien. Allereerst, waarom is dit deel helderder dan de rest?
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: Dat komt omdat het zwarte gat ronddraait. Een deel van het gas komt naar ons toe, daar beneden, en bovenaan gaat het van ons weg. Net zoals een trein met een hogere toon fluit als hij naar je toe komt, komt er meer energie uit het gas dat naar ons toe komt, dan uit het van ons weg bewegende. Het onderste deel is helderder omdat het licht in onze richting wordt versterkt.
CA: And how physically big is that?
CA: Hoe groot is dat nu?
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: Ons gehele zonnestelsel zou passen binnen dat donkere gebied. Als ik even mag -- dat donkere gebied is de afbakening van de waarnemingshorizon. We zien daar geen licht, omdat het licht dat van die plaats naar ons toe zou komen, opgeslokt werd door de waarnemingshorizon. Dat is het.
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: Als we het hebben over een zwart gat, denk je aan die enorme ‘jets’ die eruit spuiten, recht naar ons toe. Waarom zien we die niet?
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: Dit is een zeer krachtig zwart gat. Niet naar universele normen, maar niettemin krachtig, en van de noord- en zuidpolen van dit zwarte gat denken we dat er jets komen. Nu zijn we te dichtbij om de hele jetstructuur te zien, maar het is de basis van die jets die de ruimtetijd verlichten. En dat is wat er rond het zwarte gat wordt gebogen.
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
CA: Als je in een ruimteschip om dat ding wat zou ronddraaien, hoe lang zou het duren om er omheen te gaan?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
SD: Ten eerste zou ik er alles voor willen geven daar te zijn.
(Laughter)
(Gelach)
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.
Meld me aan. Er is zoiets als de -– als ik het wat raar mag zeggen -- de binnenste stabiele cirkelvormige baan, dat is de binnenste baan waarop materie rond een zwart gat kan bewegen voordat het naar binnen spiraleert. Voor dit zwarte gat gaat dat zowat tussen drie dagen en een maand zijn.
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: Het is zo krachtig, maar toch ook weer vreemd traag. Ik bedoel, je zou het niet eens merken als je door die horizon zou gaan.
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: Ken je het begrip ‘spaghettificatie’? Je valt in een zwart gat en het gravitatieveld op je voeten is veel sterker dan op je hoofd, waardoor je uit elkaar wordt gerekt. Dit zwarte gat is zo groot dat je geen spaghettisliert zou worden. Je zou gewoon dwars door die horizon heen drijven.
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: Dus een beetje als een gigantische tornado. Toen Dorothy werd meegesleurd door een tornado, belandde ze in Oz. Wat gebeurt er nu met je als je in een zwart gat valt?
(Laughter)
(Gelach)
SD: Vancouver.
SD: Vancouver.
(Laughter)
(Gelach)
CA: Oh, my God.
CA: Oh, mijn God.
(Applause)
(Applaus)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
Het is de rode cirkel, die is angstaanjagend. Nee echt.
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: Zwarte gaten zijn echt het centrale mysterie van onze tijd, want dat is waar de kwantumwereld en de zwaartekrachtwereld samenkomen. Wat erin zit, is een singulariteit. Daar worden alle krachten geünificeerd, omdat de zwaartekracht eindelijk sterk genoeg is om te concurreren met alle andere krachten. Maar voor ons is het verborgen; het universum verbergt het in de ultieme onzichtbaarheidsmantel. Dus weten we niet wat er daar gebeurt.
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: Er zit een kleiner in ons eigen melkwegstelsel. Kunnen we terug naar ons eigen mooie melkwegstelsel? Dit is de Melkweg, dit is thuis. Ergens in het midden zit er nog een, dat je ook probeert te vinden.
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: We weten al dat het er is en we hebben er al gegevens over. Op dit moment werken we aan die gegevens. We hopen op iets in de nabije toekomst, ik kan niet zeggen wanneer.
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
CA: Het is veel dichterbij, maar ook een stuk kleiner, misschien ongeveer even groot als wat we zagen?
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: Juist. Het blijkt dat het zwarte gat in M87, dat we eerder zagen, zes en een half miljard zonsmassa's is. Maar het is zo ver weg dat het een bepaalde grootte lijkt te hebben. Het zwarte gat in ons stelsel is duizend keer minder massief, maar ook duizend keer dichterbij. Dus heeft het aan de hemel dezelfde hoekgrootte.
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
CA: Tot slot nog een knipoog naar een opmerkelijke groep mensen. Wie zijn dat?
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: Dit is slechts een deel van het team. We verbaasden ons over de weerklank van dit beeld. Als je me had verteld dat het voorpaginanieuws zou zijn in al deze kranten, had ik je misschien niet geloofd, maar het was zo. Omdat dit een groot mysterie is, is het inspirerend voor ons en ik hoop dat het voor iedereen inspirerend is. Maar het belangrijkste is dat dit slechts een klein deel is van het team. We zijn met 200 mensen in 60 instituten en 20 landen en regio's. Voor een wereldwijde telescoop heb je een wereldwijd team nodig. De techniek om telescopen over de hele wereld te koppelen, omzeilt moeiteloos kwesties die ons verdelen. Als wetenschappers komen we vanzelfsprekend samen om zoiets te doen.
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: Wauw, dat inspireert deze week ons hele team. Shep, dank je wel voor wat je deed en om hier te zijn.
SD: Thank you.
SD: Dank je wel.
(Applause)
(Applaus)