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?
Крис Андерсон: Шеп, большое спасибо за то, что ты сегодня здесь с нами. Твой самолёт прилетел в Ванкувер буквально два часа назад. Замечательно, что ты приехал. Расскажи, как ты пришёл от уравнения Эйнштейна к чёрной дыре?
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.
Шепард Долеман: Больше ста лет назад Эйнштейн сформулировал геометрическую теорию гравитации, которая искажает пространство-время. Материя изменяет пространство-время, после чего пространство-время диктует материи, как ей двигаться вокруг него. Материя пытается втиснуться в достаточно маленькое пространство, она пронизывает пространство-время таким образом, что даже свет не может просочиться сквозь неё и сила гравитации удерживает свет внутри.
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.
КА: То есть причина вращения Земли вокруг Солнца не в том, что Солнце притягивает Землю, как считалось ранее, а в том, что оно буквально поменяло форму пространства таким образом, что Земля фактически падает к Солнцу, вращаясь вокруг него.
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.
ШД: Именно так, геометрия пространства-времени определяет траекторию вращения Земли вокруг Солнца. Вы видите чёрную дыру, пронизывающую пространство-время, и когда она попадает так глубоко, свет выходит на её орбиту.
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.
КА: А это, я так думаю, то, что там происходит. Это не фотография, а лишь компьютерная симуляция наших многолетних предположений, так называемый «горизонт событий» вокруг чёрной дыры.
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.
ШД: Ещё неделю назад мы не имели представления, как выглядит чёрная дыра. Единственное что мы могли — это создавать на суперкомпьютерах подобные симуляции, но даже здесь видно кольцо света, которое является орбитой фотонов. Вот где фотоны буквально окружают чёрную дыру, а вокруг — раскалённый газ, который затягивает внутрь чёрной дыры, и из-за трения он раскалён. Этот газ пытается просочиться внутрь небольшого пространства,
CA: A few years ago, you embarked on this mission
поэтому нагревается.
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.
КА: Несколько лет назад вы приступили к миссии, сначала попытаться, а в итоге у вас на самом деле получилось сделать снимок. И я полагаю, вы просто... сфокусировались на этой галактике… Расскажи о ней.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
ШД: Это галактика, приблизимся к галактике «Мессье-87», что в 55 миллионах световых лет от нас.
CA: Fifty-five million.
КА: 55 миллионов.
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.
ШД: Это очень далеко. И в самом её центре — чёрная дыра массой в шесть с половиной миллиардов раз больше массы Солнца. Сложно даже представить, не так ли? Шесть с половиной миллиардов Солнц одновременно. И она управляет энергией центра этой галактики.
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.
КА: Но несмотря на то, что она настолько огромна, так как находится очень далеко, даже мечтать о том, чтобы её сфотографировать, уже само по себе невероятно. От вас требовалось невероятное разрешение.
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.
ШД: Чёрные дыры — самые маленькие объекты в известной нам Вселенной, но они оказывают огромное влияние на все галактики. И чтобы увидеть хотя бы одну из них, нужно построить телескоп размером с Землю, потому что чёрная дыра, на которую мы сейчас смотрим, излучает радиоволны. Причём постоянно.
CA: And that's exactly what you did.
КА: Это именно то, что вы сделали.
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.
ШД: Именно. То, что вы видите, стало возможным благодаря телескопам со всего мира, которые мы синхронизировали с атомными часами таким образом, чтобы они смогли принимать световые волны из чёрной дыры, затем мы объединили все данные, чтобы создать изображение.
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.
КА: Чтобы этого добиться, нужно, чтобы в одно и то же время во всех этих регионах была хорошая погода, только так можно получить чёткий снимок.
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.
ШД: Нам во многом везло. Иногда лучше быть везучим, чем умным. А в нашем случае, хочется верить, мы были и тем, и другим. Свету необходимо было пройти сквозь межгалактическое пространство, через атмосферу Земли, где его может поглотить водяной пар, но у нас всё получилось, размер Земли на этой длине световой волны в один миллиметр — именно то, что нужно, чтобы сфотографировать чёрную дыру на расстоянии в 55 миллионов световых лет от нас. Вселенная сама подсказывала нам, что делать.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
КА: Вы начали собирать огромный объём данных. Думаю, это лишь половина информации с одного телескопа.
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.
ШД: Да, это один из членов нашей команды, Линди Блэкбёрн, вот он разбирается с данными, полученными с Большого миллиметрового телескопа, который установлен на 4,6-километровой вершине горы в Мексике. У него в руках приблизительно половина петабайта, что на понятном языке будет означать количество селфи, снятых за всю жизнь приблизительно пятью тысячами человек.
(Laughter)
(Смех)
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.
КА: Огромный объём данных. Вы перевезли её, потому что передать такой объём по Интернету невозможно. Эту информацию собрали в одном месте, и мощный компьютер приступил к её анализу. Вы даже представить себе не могли, что получится в итоге.
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.
ШД: Мы воспользовались следующим приёмом: представьте, что вы разбили оптическое зеркало, а потом сложили все осколки в разных местах. Принцип работы обычного зеркала — лучи света отражаются от идеально ровной поверхности и одновременно фокусируются в определённой точке. Мы всё это записываем и с точностью атомных часов соединяем данные на суперкомпьютере. Мы воспроизводим подобие линз размером с Землю. Единственный способ сделать это — доставить данные на самолёте. Вам не превзойти пропускную способность Boeing-747, полно жёстких дисков.
(Laughter)
(Смех)
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.
КА: Думаю, пару недель или месяцев назад на мониторе одного из компьютеров изображение начало вырисовываться. Вот этот момент.
SD: Well, it took a long time.
ШД: На это ушло много времени.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
КА: Посмотрите сюда. Вот оно. Это первое изображение.
(Applause)
(Аплодисменты)
So tell us what we're really looking at there.
Расскажи, что мы здесь видим.
SD: I still love it.
ШД: Всё ещё обожаю его.
(Laughter)
(Смех)
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.
Здесь вы видите последнюю орбиту фотонов. Это чистая геометрия Эйнштейна. Прокол в пространство-время настолько глубок, что свет обходит орбиту и оказывается позади чёрной дыры, и скоро мы увидим, как он возвращается обратно по этим параллельным линиям чётко на эту же орбиту. Оказывается, орбита представляет собой квадратный корень из 27, умноженный на некоторое число фундаментальных констант. Когда думаешь об этом, понимаешь, что это невероятно.
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.
КА: Когда… Раньше, когда я представлял чёрную дыру, я думал, что это горизонт событий, материя и свет носятся по кругу. Но в реальности всё намного сложнее. Прокомментируй эту анимацию, тут свет отражается вокруг дыры.
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.
ШД: Видно, что частично свет отражается за дырой и частично делает петлю вокруг всей её орбиты. И когда от этого горячего газа, вращающегося вокруг чёрной дыры, исходит достаточно света, то мы собираем все лучи света на этом экране, который как бы представляет наш угол зрения. И становится видно, как это кольцо начинает принимать форму. Именно это и предположил Эйнштейн более ста лет назад.
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?
КА: Удивительно. Расскажи поподробнее о том, что мы сейчас видим. Во-первых, почему в одной области свет ярче, чем в остальных?
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.
ШД: Причина в том, что чёрная дыра вращается. Газ под дырой движется по направлению к нам и удаляется от нас сверху. Так же, как гудок поезда имеет более высокую высоту звука по мере приближения, так же и от газа исходит больше энергии, когда он приближается, и меньше, когда удаляется. Видно, что нижний участок ярче, потому что свет идёт в нашем направлении.
CA: And how physically big is that?
КА: Насколько она велика физически?
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.
ШД: Вся наша Солнечная система поместится в эту тёмную область. Если позволите, эта тёмная область определяет горизонт событий. Причина, почему мы не видим исходящий из неё свет, в том, что он поглощается горизонтом событий. Вот так вот.
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?
КА: Поэтому, представляя чёрную дыру, вы думаете об этих огромных исходящих из неё лучах, которые идут прямо на нас. Почему мы их не видим?
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.
ШД: Потому что эта чёрная дыра очень мощная. И по меркам Вселенной она до сих пор мощная. Мы думаем, что от северного и южного полюсов чёрной дыры исходят эти лучи. Приближение не даёт увидеть структуру этих лучей, но именно их основания освещают пространство-время и огибают чёрную дыру.
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
КА: Если бы ты был в космическом корабле, летящем вокруг этой штуки, сколько времени потребуется, чтобы облететь вокруг?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
ШД: Я бы всё отдал за возможность оказаться в том корабле.
(Laughter)
(Смех)
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.
Запишите меня. Если мне не изменяет память, существует внутренняя стабильная круговая орбита, она находится в центре, где материя может двигаться вокруг чёрной дыры до того, как её закрутит внутрь. Для этой черной дыры это продлится от трёх дней до месяца.
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.
КА: Она настолько мощная, что кажется, что она практически не двигается. Я имею в виду, вы бы даже не заметили, что попали в горизонт событий, оказавшись в том месте.
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.
ШД: Возможно, вы слышали о таком понятии, как «спагеттификация». Это когда вы попадаете в чёрную дыру, гравитационное поле у ваших ног намного сильнее, чем в районе головы, поэтому вас просто разорвёт на части. Чёрная дыра настолько огромна, что вы не станете похожим на спагетти. Вы просто будете дрейфовать сквозь этот горизонт событий.
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?
КА: Похоже на гигантский торнадо. Когда Дороти закрутило торнадо, она попала в страну Оз. А куда попал бы ты из этой чёрной дыры?
(Laughter)
(Смех)
SD: Vancouver.
ШД: Ванкувер.
(Laughter)
(Смех)
CA: Oh, my God.
КА: О Боже!
(Applause)
(Аплодисменты)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
Этот красный круг пугает. Правда.
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.
ШД: Чёрные дыры действительно представляют собой одну из главных тайн нашего времени, потому что именно в них квантовый и гравитационный миры объединяются. Внутри них — сингулярность. Именно здесь объединяются все силы, потому что в итоге гравитация оказывается достаточно сильна, чтобы соревноваться со всеми другими силами. Но для нас она невидима, Вселенная скрыла её плащом-невидимкой. Поэтому мы не знаем, что происходит внутри неё.
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.
КА: В нашей собственной галактике есть небольшая дыра. Давайте вернёмся к нашей прекрасной галактике. Вот Млечный путь, это наш дом. А где-то в его центре находится другая чёрная дыра, которую вы также пытаетесь найти.
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.
ШД: Мы уже знаем, что она там есть, и мы даже получили подтверждающие данные. Сейчас мы обрабатываем данные. Уже в ближайшем будущем надеемся узнать что-то конкретное, но пока неясно когда.
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
КА: Она намного ближе, но намного меньше, возможно, такого же размера как и та, которую мы увидели?
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.
ШД: Правильно. Оказалось, что у дыры в галактике «Мессье-87», которую мы только что наблюдали, масса в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца. Но она так далеко, что кажется предметом определённого размера. Чёрная дыра в центре нашей галактики в тысячу раз менее мощная, и ближе к нам в тысячи раз. Поэтому на небе мы её видим под одинаковым углом.
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
КА: А сейчас хотелось бы поприветствовать группу этих замечательных людей. Кто они?
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.
ШД: Это только часть нашей команды. Мы очень удивились тому резонансу, который вызвала эта фотография. Если бы мне сказали, что она попадёт на первые страницы газет, ни за что бы не поверил, но случилось именно так. Так как эта великая тайна вдохновляет нас, надеюсь, что она вдохновляет и всех людей вокруг. Но важно то, что это всего лишь небольшая часть нашей команды. Нашей команде из 200 человек помогают 60 институтов из 20 стран и регионов. Если хотите создать глобальный телескоп, вам нужна международная команда. Способы объединения телескопов со всего мира без особых усилий помогли решить нам некоторые проблемы. Как настоящие учёные, мы, естественно, объединились для этой работы.
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.
КА: Круто, на этой неделе вы стали настоящим вдохновением для нашей команды. Шеп, большое спасибо за твою работу и за то, что пришёл сегодня к нам.
SD: Thank you.
ШД: Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)