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, cảm ơn rất nhiều vì đã đến. Tôi nghĩ anh vừa đáp máy bay đến Vancouver hai tiếng trước. Thật vinh dự vì có anh ở đây. Hãy nói rõ hơn với chúng tôi
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.
làm thế nào anh đi từ phương trình Einstein đến lỗ đen? Sheperd Doeleman: Hơn 100 năm trước, Einstein đã đưa ra lý thuyết hình học về trọng lực làm biến đổi không-thời gian. Vật chất làm biến dạng không-thời gian, ngược lại không-thời gian chỉ cho vật chất cách chuyển động quanh nó. Bạn có thể gom đủ vật chất vào một khu vực đủ nhỏ để đâm thủng không-thời gian, ngay cả ánh sáng cũng không thoát ra được, vì trọng lực giữ nó lại bên trong.
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: Do vậy, lý do Trái Đất quay quanh Mặt Trời không phải do Mặt Trời tác động lực lên Trái Đất như ta nghĩ, mà do Mặt Trời làm thay đổi hình dạng không gian để chúng ta chỉ rơi quanh nó.
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: Chính xác, mô hình không-thời gian chỉ cho Trái Đất cách di chuyển quanh Mặt Trời. Các bạn sắp thấy một lỗ đen đâm xuyên qua không-thời gian, và khi nó đi thật sâu vào bên trong, sẽ có một điểm mà ở đó ánh sáng đi theo quỹ đạo quanh lỗ đen.
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: Tôi đoán đó là những gì đang diễn ra ở đây. Đây không phải hình thật, mà là mô phỏng máy tính về những gì ta luôn nghĩ, giống như, chân trời sự kiện quanh lỗ đen.
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: Chúng tôi không biết lỗ đen thực sự trông thế nào cho đến tuần trước. Chúng tôi chỉ có thể mô phỏng như thế này trên siêu máy tính, nhưng ở đây, bạn có thể thấy vòng ánh sáng là quỹ đạo chuyển động của các photon. Đó là vị trí mà các photon chuyển động quanh lỗ đen, xung quanh là khí ga nóng bị hút vào lỗ đen, và nóng là do ma sát. Tất cả lượng khí này cố nén thành thể tích rất nhỏ, và nóng lên.
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: Vài năm trước, anh đã bắt tay vào nhiệm vụ này cố để nắm bắt hình ảnh của một trong những thứ này. Và tôi đoán -- anh đã tập trung vào thiên hà xa tít ngoài kia. Hãy cho chúng tôi biết về thiên hà này.
SD: This is the galaxy -- we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.
SD: Đây là thiên hà -- chúng ta sẽ xem cận cảnh thiên hà M87, cách đây 55 triệu năm ánh sáng.
CA: Fifty-five million.
CA: 55 triệu.
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: Một chặng đường dài. Tại trung tâm của nó, có một lỗ đen với khối lượng tương đương 6,5 tỷ mặt trời . Thật khó để hiểu, phải không? 6,5 tỷ mặt trời được nén thành một điểm duy nhất. Và nó chi phối một phần năng lượng của trung tâm thiên hà này.
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: Lỗ đen này rất lớn, nhưng vì ở quá xa, nên rất khó để ta có thể chụp lại hình ảnh của nó. Anh sẽ cần một giải pháp phi thường.
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: Lỗ đen là vật thể nhỏ nhất trong vũ trụ khả kiến. Nhưng chúng có tác động ngoại cỡ lên toàn bộ các thiên hà. Để thấy được lỗ đen, bạn cần xây dựng một kính viễn vọng cỡ Trái Đất, bởi lỗ đen mà ta đang nhìn thấy phát ra lượng lớn sóng vô tuyến, liên tục.
CA: And that's exactly what you did.
CA: Đó chính xác là điều anh đã làm.
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: Đúng vậy. Cái các bạn đang nhìn thấy là chúng tôi dùng kính viễn vọng khắp thế giới, đồng bộ chúng một cách hoàn hảo với đồng hồ nguyên tử, để tiếp nhận sóng ánh sáng từ lỗ đen này, sau đó, ghép tất cả dữ liệu đó lại với nhau để tạo thành hình ảnh.
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: Để làm được điều này, thời tiết phải như nhau ở tất cả các vị trí vào cùng thời điểm, để có thể quan sát rõ.
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: Chúng tôi đã rất may mắn. Đôi khi, may mắn còn hơn cả làm tốt đấy. Trong trường hợp này, tôi nghĩ chúng tôi có cả hai. Nhưng ánh sáng phải phát ra từ lỗ đen, xuyên qua không gian giữa những thiên hà, qua khí quyển Trái Đất, để hơi nước có thể hấp thụ chúng, và mọi thứ vận hành một cách hoàn hảo, kích thước Trái Đất ở bước sóng ánh sáng đó, bước sóng một mi-li-mét, vừa đúng để giải quyết được lỗ đen cách đây 55 triệu năm ánh sáng. Vũ trụ đã chỉ cách cho chúng ta.
CA: So you started capturing huge amounts of data. I think this is like half the data from just one telescope.
CA: Vậy anh đã bắt đầu thu thập một lượng lớn dữ liệu. Tôi nghĩ đây chỉ là một nửa lượng dữ liệu từ một kính thiên văn.
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: Vâng, đây là một trong những thành viên của đội, Lindy Blackburn, cạnh anh ấy là một nửa số dữ liệu được ghi nhận tại Kính thiên văn Large Millimeter, đặt trên đỉnh một ngọn núi cao hơn 4500m ở Mexico. Cái mà anh ấy đang cầm là khoảng một nửa petabyte. Lượng dữ liệu này, diễn giải theo cách dễ hiểu là tương đương với số ảnh selfie suốt cuộc đời của khoảng 5000 người.
(Laughter)
(Cười)
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: Quả là rất nhiều. Vậy tất cả chúng đều được vận chuyển mà không thể gửi qua internet. Dữ liệu được vận chuyển đến một nơi với máy tính khổng lồ cố gắng phân tích chúng. Và anh thực sự cũng không biết mình sẽ nhận được kết quả gì.
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: Cách mà kỹ thuật này vận hành -- hãy tưởng tượng ta lấy một chiếc gương quang học và đập vỡ nó, đặt các mảnh vỡ tại các vị trí khác nhau. Cách gương bình thường vận hành là các tia sáng phản xạ toàn phần khi gặp bề mặt, và hội tụ tại một điểm cùng một lúc. Chúng tôi lấy tất cả các ghi nhận dữ liệu, với độ chính xác của đồng hồ nguyên tử, sắp xếp chúng cho thật thẳng hàng trong một siêu máy tính. Và chúng tôi tạo lại một thấu kính cỡ Trái Đất. Cách duy nhất để thực hiện là mang dữ liệu về bằng máy bay. Bạn không thể đánh bại băng tần của một chiếc máy bay 747 đầy đĩa cứng.
(Laughter)
(Cười)
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: Tôi đoán vài tuần hay vài tháng trước, trên một màn hình máy tính đâu đó, nó bắt đầu hiện rõ. Khoảnh khắc này.
SD: Well, it took a long time.
SD: Ồ, mất một thời gian dài.
CA: I mean, look at this. That was it. That was the first image.
CA: Ý tôi là, nhìn nó này. Chính là nó. Chính là bức ảnh đầu tiên.
(Applause)
(Vỗ tay)
So tell us what we're really looking at there.
Hãy cho chúng tôi biết mình đang thực sự nhìn thấy gì.
SD: I still love it.
SD: Tôi vẫn rất yêu nó.
(Laughter)
(Cười)
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.
Cái các bạn đang thấy là quỹ đạo cuối cùng của các photon. Các bạn đang thấy hình học Einstein một cách cơ bản. Vết thủng trong không-thời gian sâu đến mức ánh sáng chuyển động xung quanh theo quỹ đạo, nên ánh sáng phía sau lỗ đen, ta sẽ sớm nhìn thấy, chuyển động xung quanh và truyền tới ta theo các đường song song với chính xác cùng một quỹ đạo. Hóa ra, quỹ đạo ấy bằng căn bậc hai của 27 nhân với một số ít các hằng số cơ bản. Thật là phi thường.
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: Khi -- Ban đầu, khi nghĩ về lỗ đen, tôi nghĩ đó là chân trời sự kiện, có rất nhiều vật chất và ánh sáng xoay quanh. Nhưng thực tế, nó phức tạp hơn nhiều. Hãy giải thích đoạn phim minh họa này, bởi ánh sáng bị lệch khi tới gần nó.
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: Các bạn có thể thấy vài tia sáng từ phía sau bị lệch, vài tia đi theo đường vòng quanh quỹ đạo của lỗ đen. Nhưng khi đã có đủ ánh sáng từ tất cả các khí nóng xoáy quanh lỗ đen, các bạn sẽ thấy tất cả các tia sáng tập hợp lại ở tấm màn này, hay chính là đại diện cho vị trí của tôi và các bạn. Và các bạn thấy vòng tròn này dần trở nên rõ ràng. Đây chính là những gì mà Einstein đã dự đoán hơn 100 năm trước.
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: Thật đáng kinh ngạc. Hãy nói rõ hơn về cái mà chúng tôi đang thấy ở đây. Đầu tiên, tại sao lại có vùng sáng hơn phần còn lại?
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: Là lỗ đen đang quay tròn. Các bạn thấy ở phía dưới có một lượng khí tiến đến và lùi ra xa khỏi ta ở phía trên. Cũng giống như tiếng còi tàu nghe to hơn khi nó tiến đến gần, có nhiều năng lượng từ đám khí tới gần hơn là lùi ra xa. Phần bên dưới sáng hơn bởi ánh sáng đang được đẩy về phía ta.
CA: And how physically big is that?
CA: Và thực tế thì nó lớn tới mức nào?
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: Ta có thể đặt vừa toàn bộ hệ mặt trời trong vùng tối đó. Theo ý kiến cá nhân tôi, vùng tối này là điểm đặc trưng của chân trời sự kiện. Lý do không thể thấy ánh sáng thoát ra từ đó, là do ánh sáng đi ra từ vùng tối bị chân trời sự kiện nuốt chửng. Là vậy đó.
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: Vậy nên khi nói về lỗ đen ta nghĩ đến những tia sáng phát ra từ đó, hướng thẳng về phía chúng ta. Vậy sao ta không thấy chúng?
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: Đây là một lỗ đen rất mạnh. Không phải theo tiêu chuẩn quốc tế, nó vẫn rất mạnh, từ cực Bắc và cực Nam của lỗ đen này ta cho rằng các tia sáng đang tới. Hiện tại, ta đang ở rất gần để thấy được cấu trúc của tia sáng, nhưng chính nền tảng của tia sáng giúp làm sáng tỏ không-thời gian. Và đó là cái bị bẻ cong quanh lỗ đen.
CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow, how long would it take to actually go around it?
CA: Nếu bằng cách nào đó, anh ở trên tàu vũ trụ bay quanh lỗ đen sẽ mất bao lâu để bay một vòng quanh nó?
SD: First, I would give anything to be in that spaceship.
SD: Đầu tiên, tôi sẽ đánh đổi mọi thứ để được ở trên tàu.
(Laughter)
(Cười)
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.
Ghi danh cho tôi nhé. Có một thứ gọi là -- Nếu tôi có thể nói chi tiết hơn -- quỹ đạo ổn định phía trong cùng, đó là quỹ đạo trong cùng mà vật chất có thể chuyển động quanh lỗ đen trước khi bị xoáy vào bên trong. Và với lỗ đen này, sẽ mất khoảng ba ngày đến một tháng.
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: Nó quả là rất mạnh, và cũng chậm một cách kỳ lạ. Ý tôi là, ta còn chẳng để ý thấy mình đang rơi vào chân trời sự kiện nếu ở đó.
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: Các bạn có thể đã nghe về "mỳ ống hóa", khi rơi vào một lỗ đen và trường trọng lực tác động lên chân lớn hơn nhiều so với phần đầu, vì vậy, bạn bị xé toạc ra. Lỗ đen này rất lớn nên bạn sẽ không biến thành mỳ ống. Bạn sẽ chỉ trôi dạt qua chân trời sự kiện đó thôi.
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: Vậy là giống một vòi rồng khổng lồ. Khi Dorothy bị vòi rồng cuốn đi, cô bé đã đến xứ Oz. Vậy anh sẽ tới đâu nếu rơi vào một lỗ đen?
(Laughter)
(Cười)
SD: Vancouver.
SD: Vancouver.
(Laughter)
(Cười)
CA: Oh, my God.
CA: Ôi lạy Chúa.
(Applause)
(Vỗ tay)
It's the red circle, that's terrifying. No, really.
Đó là tình huống không thể tệ hơn. Thật đáng sợ. Không, thật sự đấy.
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: Lỗ đen thật sự là bí ẩn lớn nhất của thời đại chúng ta. bởi đó là nơi gặp nhau của thế giới lượng tử và lực hấp dẫn. Bên trong nó ẩn chứa sự kỳ dị. Và đó là nơi tất cả các lực hợp lại, bởi cuối cùng, trọng lực cũng đủ mạnh để chống lại tất cả các lực khác. Nhưng nó bị ẩn khỏi chúng ta, vũ trụ đã giấu nó đi trong tấm áo tàng hình tối thượng. Nên ta không rõ chuyện gì xảy ra trong đó.
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: Vậy là có một lỗ đen nhỏ hơn ở thiên hà của chúng ta. Ta có thể trở lại thiên hà xinh đẹp của ta chứ? Đây là Dải Ngân Hà, nhà của chúng ta. Và đâu đó giữa thiên hà ấy có một lỗ đen khác, thứ mà anh đang cố tìm kiếm.
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: Chúng tôi biết nó đang ở đó, và cũng đã thu thập dữ liệu về nó. Và hiện chúng tôi đang xử lý dữ liệu ấy. Chưa biết chính xác khi nào, nhưng hy vọng sẽ thu được gì đó trong tương lai gần.
CA: It's way closer but also a lot smaller, maybe the similar kind of size to what we saw?
CA: Nó gần hơn rất nhiều, nhưng cũng nhỏ hơn, có lẽ kích cỡ cũng tương tự những gì ta thấy?
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: Đúng vậy. Hóa ra lỗ đen ở thiên hà M87, mà ta từng thấy, có khối lượng tương đương sáu tỷ rưỡi mặt trời. Nhưng nó quá xa nên ta chỉ thấy nó ở một kích thước nhất định. Lỗ đen ở trung tâm thiên hà của chúng ta nhẹ hơn một nghìn lần, nhưng cũng gần hơn một nghìn lần. Nên nhìn trên bầu trời, chúng trông như nhau.
CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people. Who are these guys?
CA: Cuối cùng, tôi muốn dành sự tán dương cho những người xuất sắc này. Họ là ai vậy?
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: Đây là một vài thành viên của nhóm. Chúng tôi ngạc nhiên trước tiếng vang mà hình ảnh này thu được. Nếu anh nói với tôi rằng nó sẽ xuất hiện trên khắp các mặt báo, tôi không chắc mình sẽ tin đâu, nhưng điều đó đã xảy ra. Bởi đó là một bí ẩn tuyệt vời, nó truyền cảm hứng cho chúng tôi, và hy vọng là cho tất cả mọi người. Nhưng quan trọng hơn đây chỉ là số lượng nhỏ thành viên trong đội. Chúng tôi có 200 người từ 60 viện nghiên cứu trên 20 quốc gia và vùng lãnh thổ. Để xây dựng kính thiên văn toàn cầu, bạn cần một đội ngũ toàn cầu. Và kỹ thuật chúng tôi dùng để kết nối kính thiên văn trên toàn thế giới giúp chúng tôi vượt qua một vài vấn đề gây chia rẽ. Là nhà khoa học, chúng tôi tập hợp lại để làm những việc này một cách tự nhiên.
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: Chà, điều đó sẽ truyền cảm hứng cho đội ngũ của chúng tôi tuần này. Shep, cảm ơn rất nhiều vì những gì anh đã làm và đã tới đây.
SD: Thank you.
SD: Xin cảm ơn.
(Applause)
(Vỗ tay)