What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Kääntäjä: Mikko Harjulinna Oikolukija: Ulla Vainio

1.3 billion years ago,

1,3 miljardia vuotta sitten

in a distant, distant galaxy,

hyvin kaukaisessa galaksissa

two black holes locked into a spiral,

kaksi mustaa aukkoa lukittautuivat pyörteeseen

falling inexorably towards each other

pudoten vääjäämättä toisiaan kohden,

and collided,

ja ne törmäsivät

converting three Suns' worth of stuff

muuntaen kolmen Auringon verran tavaraa

into pure energy in a tenth of a second.

puhtaaksi energiaksi sekunnin kymmenesosassa.

For that brief moment in time,

Tuon lyhyen hetken ajan

the glow was brighter than all the stars

hehku oli kirkkaampi kuin kaikki tähdet

in all the galaxies

kaikissa galakseissa

in all of the known Universe.

koko tunnetussa universumissa.

It was a very

Se oli erittäin

big

iso

bang.

pamaus.

But they didn't release their energy in light.

Mutta ne eivät vapauttaneet energiaansa valona.

I mean, you know, they're black holes.

Nehän ovat mustia aukkoja.

All that energy was pumped into the fabric of space and time itself,

Kaikki se energia pumppautui aika-avaruuden kudokseen itseensä,

making the Universe explode in gravitational waves.

saaden universumin räjähtämään painovoima-aaltoina.

Let me give you a sense of the timescale at work here.

Antakaapa kun havainnollistan aikahaarukan, josta nyt puhutaan.

1.3 billion years ago,

1,3 miljardia vuotta sitten

Earth had just managed to evolve multicellular life.

Maa oli juuri onnistunut kehittämään monisoluista elämää.

Since then, Earth has made and evolved

Sen jälkeen Maa on tehnyt

corals, fish, plants, dinosaurs, people and even -- God save us -- the Internet.

koralleja, kaloja, kasveja, dinosauruksia, ihmisen

ja jopa -- jumala meitä auttakoon -- internetin.

And about 25 years ago,

Ja noin 25 vuotta sitten

a particularly audacious set of people --

erityisen uskalias porukka ihmisiä --

Rai Weiss at MIT, Kip Thorne and Ronald Drever at Caltech --

Rai Weiss MIT:ssä, Kip Thorne ja Ronald Drever Caltech:llä

decided that it would be really neat

päättivät, että olisi tosi siistiä

to build a giant laser detector

rakentaa jättimäinen laser-havaitsin,

with which to search for the gravitational waves

jolla etsiä painovoima-aaltoja,

from things like colliding black holes.

joita asiat kuten törmäävät mustat aukot lähettävät.

Now, most people thought they were nuts.

Suurin osa ihmisistä piti heitä hulluina,

But enough people realized that they were brilliant nuts

mutta tarpeeksi monta ihmistä ymmärsi, että he olivat nerokkaita hulluja.

that the US National Science Foundation decided to fund their crazy idea.

Niinpä Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö

päätti rahoittaa heidän tolkuttoman ideansa.

So after decades of development,

Lopulta vuosikymmenten kehityksen,

construction and imagination

rakennuksen ja mielikuvituksen,

and a breathtaking amount of hard work,

ja hengästyttävän kovan työn jälkeen

they built their detector, called LIGO:

he rakensivat havaitsimensa, nimeltä LIGO.

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

eli Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

For the last several years,

Viime vuosien ajan

LIGO's been undergoing a huge expansion in its accuracy,

LIGOn tarkkuutta on kehitetty valtavasti.

a tremendous improvement in its detection ability.

Sen havaitsemiskykyyn on saatu valtava parannus.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Tästä johtuen sen nimi on nyt "Kehittynyt LIGO."

In early September of 2015,

Syyskuun alussa vuonna 2015

LIGO turned on for a final test run

LIGO käynnistettiin viimeiselle testikäytölle,

while they sorted out a few lingering details.

kun tutkijat vielä hoitivat muutaman yksityiskohdan.

And on September 14 of 2015,

Syyskuun neljästoista vuonna 2015,

just days after the detector had gone live,

vain päiviä sen jälkeen, kun havaitsin oli saatettu käyntiin,

the gravitational waves from those colliding black holes

painovoima aallot niistä törmäävistä mustista aukoista,

passed through the Earth.

läpäisivät Maan matkallaan.

And they passed through you and me.

Ja ne menivät sinun ja minun lävitse

And they passed through the detector.

ja ne menivät havaitsimen läpi.

(Audio) "On kaksi tapahtumaa elämässäni,

(Audio) Scott Hughes: There's two moments in my life

jotka ovat tunteikkaampia kuin tämä.

more emotionally intense than that.

Toinen on tyttäreni syntymä,

One is the birth of my daughter.

The other is when I had to say goodbye to my father when he was terminally ill.

toinen on, kun minun piti hyvästellä kuolemansairas isäni.

You know, it was the payoff of my career, basically.

Tiedätkö, se oli periaatteessa korvaus koko urastani.

Everything I'd been working on -- it's no longer science fiction! (Laughs)

Kaikki minkä eteen olen työskennellyt -- ei ole enää tieteisfiktiota!"

Allan Adams: So that's my very good friend and collaborator, Scott Hughes,

Tuo on hyvä ystäväni ja kollegani, Scott Hughes.

a theoretical physicist at MIT,

Hän on teoreettinen fyysikko MIT:llä.

who has been studying gravitational waves from black holes

Hän on tutkinut painovoima-aaltoja mustista aukoista

and the signals that they could impart on observatories like LIGO,

ja signaaleja, jotka ne voivat välittää observatorioihin kuten LIGO,

for the past 23 years.

viimeisen 23 vuoden ajan.

So let me take a moment to tell you what I mean by a gravitational wave.

Antakaapas kun kerron mitä tarkoitan painovoima-aalloilla.

A gravitational wave is a ripple

Painovoima-aalto on väre

in the shape of space and time.

avaruuden ja ajan muodossa.

As the wave passes by,

Kun sellainen aalto menee läpi,

it stretches space and everything in it

se venyttää avaruutta ja kaikkea siinä olevaa

in one direction,

yhteen suuntaan

and compresses it in the other.

ja tiivistää sitä toiseen suuntaan.

This has led to countless instructors of general relativity

Tämä on johtanut lukemattomiin suhteellisuusteorian opettajiin

doing a really silly dance to demonstrate in their classes on general relativity.

tanssimassa hupsusti havainnollistaessaan yleistä suhteellisuusteoriaa.

"It stretches and expands, it stretches and expands."

"Se venyy ja laajenee, se venyy ja laajenee."

So the trouble with gravitational waves

Joten ongelma painovoima-aalloissa on

is that they're very weak; they're preposterously weak.

että ne ovat hyvin heikkoja; naurettavan heikkoja.

For example, the waves that hit us on September 14 --

Esimerkiksi se aalto, joka meihin osui syyskuun 14. päivänä --

and yes, every single one of you stretched and compressed

ja kyllä, jokainen teistä venyi ja tiivistyi

under the action of that wave --

sen aallon toimesta --

when the waves hit, they stretched the average person

kun aallot osuivat, ne venyttivät keskivertoihmistä

by one part in 10 to the 21.

yhden osan 10 potenssiin 21:stä.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Tässä on desimaali, jonka jälkeen 20 nollaa,

and a one.

ja ykkönen.

That's why everyone thought the LIGO people were nuts.

Sen takia kaikki ajattelivat, että LIGO-ihmiset olivat hulluja.

Even with a laser detector five kilometers long -- and that's already crazy --

Jopa viisi kilometriä pitkällä laser-ilmaisimella -- jo se on hullua --

they would have to measure the length of those detectors

heidän pitäisi mitata noiden ilmaisimien pituus

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

vähemmäksi kuin yksi tuhannes atomiytimen säteestä.

of an atom.

And that's preposterous.

Ja se on posketonta.

So towards the end of his classic text on gravity,

Joten loppua kohden hänen perinteisessä tekstistään painovoimasta

LIGO co-founder Kip Thorne

yksi LIGOn perustajista, Kip Thorne

described the hunt for gravitational waves as follows:

kuvasi tätä painovoima-aaltojen metsästystä seuraavasti:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

hän sanoi, "Tekniset haasteet, jotka pitää ylittää

in constructing such detectors

sellaisen ilmaisimen rakentamisessa

are enormous.

ovat valtavat.

But physicists are ingenious,

Mutta fyysikot ovat kekseliäitä,

and with the support of a broad lay public,

ja laajan maallikkokansan tuella

all obstacles will surely be overcome."

kaikki esteet tullaan varmasti voittamaan."

Thorne published that in 1973,

Thorne julkaisi tuon vuonna 1973;

42 years before he succeeded.

42 vuotta ennen kuin hän onnistui.

Now, coming back to LIGO,

Nyt palatkaamme LIGOon.

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott tykkää sanoa, että LIGO toimii enemmän kuin korvana

more than it does like an eye.

kuin silmänä.

I want to explain what that means.

Haluan selittää mitä tuo tarkoittaa.

Visible light has a wavelength, a size,

Näkyvällä valolla on aallonpituus, koko,

that's much smaller than the things around you,

joka on paljon pienempi kuin asiat ympärilläsi,

the features on people's faces,

piirteet ihmisten kasvoilla,

the size of your cell phone.

puhelimesi koko.

And that's really useful,

Se on hyvin hyödyllistä,

because it lets you make an image or a map of the things around you,

sillä se mahdollistaa sinun luovan kuvan tai kartan asioista ympärilläsi

by looking at the light coming from different spots

käyttäen valoa, joka tulee eri paikoista

in the scene about you.

maisemasta ympäriltäsi.

Sound is different.

Ääni toimii eri lailla.

Audible sound has a wavelength that can be up to 50 feet long.

Kuultavalla äänellä on aallonpituus, joka voi olla jopa 15 metriä pitkä.

And that makes it really difficult --

Ja se vaikeuttaa --

in fact, in practical purposes, impossible -- to make an image

itse asiassa, käytännössä, tekee mahdottomaksi -- ottaa kuvan

of something you really care about.

jostain, josta todella välität.

Your child's face.

Lapsesi kasvoista.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Se sijaan, me käytämme ääntä kuunnellaksemme ominaisuuksia kuten

and tone and rhythm and volume

äänenkorkeutta, -sävyä, -rytmiä ja -voimakkuutta

to infer a story behind the sounds.

päätelläksemme tarinan äänen takaa.

That's Alice talking.

Tuo on Alice joka puhuu.

That's Bob interrupting.

Tuo on Bob joka keskeyttää.

Silly Bob.

Höpsö Bob.

So, the same is true of gravitational waves.

Joten, sama pätee myös painovoima-aaltoihin.

We can't use them to make simple images of things out in the Universe.

Emme pysty käyttämään niitä luomaan yksinkertaisia kuvia Universumista.

But by listening to changes

Mutta kuuntelemalla muutoksia

in the amplitude and frequency of those waves,

aaltojen huippuarvoissa ja taajuudessa

we can hear the story that those waves are telling.

voimme kuulla sen tarinan, jonka nuo aallot kertovat.

And at least for LIGO,

Ja ainakin LIGOlle,

the frequencies that it can hear are in the audio band.

taajuudet, joita se voi kuulla, ovat kuuloalueellamme.

So if we convert the wave patterns into pressure waves and air, into sound,

Joten jos muutamme aaltokuviot paineaalloiksi ja ilmaksi, ääneksi,

we can literally hear the Universe speaking to us.

voimme kirjaimellisesti kuulla Universumin puhuvan meille.

For example, listening to gravity, just in this way,

Esimerkiksi kuuntelemalla painovoimaa ihan vain näin

can tell us a lot about the collision of two black holes,

se voi kertoa meille paljon kahden mustan aukon törmäyksestä,

something my colleague Scott has spent an awful lot of time thinking about.

asiasta, jota miettiessään kollegani Scott on kuluttanut valtavan määrän aikaa.

(Audio) SH: If the two black holes are non-spinning,

Scott H: "Jos ne kaksi mustaa aukkoa eivät pyöri,

you get a very simple chirp: whoop!

kuulet yksinkertaisen sirityksen: whuup!

If the two bodies are spinning very rapidly, I have that same chirp,

Jos kaksi kappaletta pyörivät nopeasti, kuulee saman sirityksen,

mutta siihen sisältyy modulaatio,

but with a modulation on top of it,

so it kind of goes: whir, whir, whir!

se kuulostaa jotenkuten: whir, whir, whible, whible!

It's sort of the vocabulary of spin imprinted on this waveform.

Se on tietynlainen sanakirja pyörimisestä painautuneena tähän aaltomuotoon."

AA: So on September 14, 2015,

Joten syyskuun 14. 2015,

a date that's definitely going to live in my memory,

päivämäärä, jonka tulen muistamaan vielä kauan,

LIGO heard this:

LIGO kuuli tämän:

[Whirring sound]

[pörinää]

So if you know how to listen, that is the sound of --

Joten, jos tiedät kuinka kuunnella tuo on ääni siitä kun --

(Audio) SH: ... two black holes, each of about 30 solar masses,

Scott H. "...kaksi mustaa aukkoa, kumpikin noin 30 auringon massaa,

that were whirling around at a rate

jotka suhisivat toistensa ympäri

comparable to what goes on in your blender.

nopeudella, joka on verrattavissa tehosekoittimeen."

AA: It's worth pausing here to think about what that means.

On syytä pysähtyä tähän miettimään, mitä tuo tarkoittaa.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Kaksi mustaa aukkoa, tihein asia Universumissa,

one with a mass of 29 Suns

toisen massa 29 Aurinkoa

and one with a mass of 36 Suns,

ja toisen 36 Aurinkoa

whirling around each other 100 times per second

vipeltää toistensa ympäri 100 kertaa sekunnissa

before they collide.

ennen kuin ne törmäävät.

Just imagine the power of that.

Voitko kuvitella tapahtuman voimaa.

It's fantastic.

Se on upeaa.

And we know it because we heard it.

Ja tiedämme sen, sillä kuulimme sen.

That's the lasting importance of LIGO.

Tämä kertoo LIGOn jatkuvasta tärkeydestä.

It's an entirely new way to observe the Universe

Se on kokonaan uusi tapa havainnoida Universumia,

that we've never had before.

jollaista meillä ei ole ennen ollut.

It's a way that lets us hear the Universe

Se on tapa, jolla voimme kuulla Universumin

and hear the invisible.

ja kuulla näkymättömän.

And there's a lot out there that we can't see --

Ja tuolla on paljon, mitä me emme voi nähdä --

in practice or even in principle.

käytännössä, tai edes periaatteessa.

So supernova, for example:

Supernova, esimerkiksi.

I would love to know why very massive stars explode in supernovae.

Haluaisin tietää, miksi hyvin massiiviset tähdet räjähtävät supernoviksi.

They're very useful;

Ne ovat hyödyllisiä;

we've learned a lot about the Universe from them.

olemme oppineet paljon Universumista niistä.

The problem is, all the interesting physics happens in the core,

Ongelma on, että kaikki kiinnostava fysiikka tapahtuu ytimessä,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

ja ydin on piilossa tuhansien kilometrien paksuisen

of iron and carbon and silicon.

rauta, hiili ja pii kerroksen alla.

We'll never see through it, it's opaque to light.

Emme tule näkemään sen läpi, se on läpinäkymätön valolle

Gravitational waves go through iron as if it were glass --

Painovoima-aallot kulkevat raudan läpi, kuin se olisi lasia --

totally transparent.

täysin läpinäkyvä.

The Big Bang: I would love to be able to explore

Alkuräjähdys: haluaisin pystyä tutkimaan

the first few moments of the Universe,

Universumin ensimmäisiä hetkiä,

but we'll never see them,

mutta emme tule näkemään niitä,

because the Big Bang itself is obscured by its own afterglow.

sillä alkuräjähdys on peittynyt omaan jälkihehkuunsa.

With gravitational waves,

Mutta painovoima-aalloilla

we should be able to see all the way back to the beginning.

meidän pitäisi voida nähdä alkuun asti.

Perhaps most importantly,

Ehkäpä tärkein asia:

I'm positive that there are things out there

olen varma, että tuolla jossain on asioita,

that we've never seen

joita emme ole koskaan nähneet,

that we may never be able to see

joita emme välttämättä koskaan näe,

and that we haven't even imagined --

ja joita emme ole edes kuvitelleet --

things that we'll only discover by listening.

asioita, jotka löydämme ainoastaan kuuntelemalla.

And in fact, even in that very first event,

itse asiassa, jopa tuossa aivan ensimmäisessä tapahtumassa,

LIGO found things that we didn't expect.

LIGO löysi asioita, joita emme odottaneet.

Here's my colleague and one of the key members of the LIGO collaboration,

Tässä kollegani ja yksi pääjäsenistä LIGO-yhteistyössä,

Matt Evans, my colleague at MIT, addressing exactly that:

Matt Evans, kollegani MIT:llä, puhuu juuri siitä:

(Audio) Matt Evans: The kinds of stars which produce the black holes

"Tähdet, jotka tuottavat mustia aukkoja,

that we observed here

joita me täällä havainnoimme

are the dinosaurs of the Universe.

ovat Universumin dinosauruksia.

They're these massive things that are old, from prehistoric times,

Ne ovat massiivisia asioita ja vanhoja, esihistoriallisista ajoista asti,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

ja mustat aukot, ovat ikään kuin dinosaurusten luita,

with which we do this archeology.

joilla me toteutamme tätä arkeologiaa.

So it lets us really get a whole nother angle

Joten saamme näin kokonaan uuden perspektiivin

on what's out there in the Universe

siitä, mitä Universumista löytyy,

and how the stars came to be, and in the end, of course,

ja miten tähdet saivat alkunsa, ja lopulta, tietenkin,

how we came to be out of this whole mess.

miten me saimme alkumme tästä koko sotkusta."

AA: Our challenge now

Meidän haasteemme nyt

is to be as audacious as possible.

on olla niin uskaliaita kuin mahdollista.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Kiitos LIGOn, nyt tiedämme miten rakentaa hienostuneita ilmaisimia,

that can listen to the Universe,

jotka voivat kuunnella Universumia,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

kosmoksen rahinaa ja siritystä.

Our job is to dream up and build new observatories --

Meidän tehtävämme on unelmoida ja rakentaa uusia observatorioita --

a whole new generation of observatories --

kokonaan uusi sukupolvi observatorioita --

on the ground, in space.

maahan ja avaruuteen.

I mean, what could be more glorious than listening to the Big Bang itself?

Mikä voisi olla loistokkaampaa, kuin kuunnella itse alkuräjähdystä?

Our job now is to dream big.

Tehtävämme on nyt unelmoida isosti.

Dream with us.

Unelmoi kanssamme.

Thank you.

Kiitos.

(Applause)

(Aplodeja)