Inside the black hole image that made history | Sheperd Doeleman

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Tomoyuki Suzuki

Chris Anderson: Shep, thank you so much for coming.

(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

I think your plane landed literally two hours ago in Vancouver.

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

Such a treat to have you.

本当にありがたいです

So, talk us through how do you get from Einstein's equation to a black hole?

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,

(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

Einstein came up with this geometric theory of gravity

空間が歪むという

幾何学的な重力理論を 見出しました

which deforms space-time.

So, matter deforms space-time,

物質は時空を歪め

and then space-time tells matter in turn how to move around it.

一方で時空は 周辺にある 物質の運動を決定します

And you can get enough matter into a small enough region

ごく小さな領域に 大量の物質があると

that it punctures space-time,

時空に穴ができて

and that even light can't escape,

光さえ抜け出せず

the force of gravity keeps even light inside.

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

(アンダーソン) つまり 地球が太陽の周りを回るのは

is not because the Sun is pulling the Earth as we think,

太陽が地球を 引っ張るからではなく

but it's literally changed the shape of space

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

so that we just sort of fall around the Sun.

SD: Exactly, the geometry of space-time

(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

tells the Earth how to move around the Sun.

You're almost seeing a black hole puncture through space-time,

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

and when it goes so deeply in,

すごく深くなった時に

then there's a point at which light orbits the black hole.

光がブラックホールを 周回するようになります

(アンダーソン) それがここで 起きていることなんですね

CA: And so that's, I guess, is what's happening here.

This is not an image,

これは写真ではなく

this is a computer simulation of what we always thought,

ブラックホールの周りの 事象の地平面を

like, the event horizon around the black hole.

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.

(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

The best we could do were simulations like this in supercomputers,

スパコンでシミュレーションするのが せいぜいでした

but even here you see this ring of light,

ここでも光の輪が見えますが

which is the orbit of photons.

これは光子の周回軌道です

That's where photons literally move around the black hole,

光子がブラックホールの周りを 動き回っていて

and around that is this hot gas that's drawn to the black hole,

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

and it's hot because of friction.

高温なのは摩擦のせいです

All this gas is trying to get into a very small volume, so it heats up.

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

(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

to try and actually image one of these things.

And I guess you took --

遙か遠くにある—

you focused on this galaxy way out there.

この銀河に的を絞りました

Tell us about this galaxy.

この銀河について 聞かせてください

SD: This is the galaxy --

(ドールマン) ズームしていくと思いますが

we're going to zoom into the galaxy M87, it's 55 million light-years away.

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.

(ドールマン) 遠くです

And at its heart,

その中心に

there's a six-and-a-half-billion- solar-mass black hole.

太陽の65億倍の質量を持つ ブラックホールがあります

That's hard for us to really fathom, right?

ちょっと想像しにくいですが

Six and a half billion suns compressed into a single point.

65億個の太陽が１点に 凝縮されているのです

And it's governing some of the energetics of the center of this galaxy.

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,

(アンダーソン) それほど巨大なものでも すごく遠いので

to actually dream of getting an image of it,

その姿を捉えるのは

難しいことでしょう

that's incredibly hard.

The resolution would be incredible that you need.

すごい解像度が 必要になります

(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

SD: Black holes are the smallest objects in the known universe.

But they have these outsize effects on whole galaxies.

銀河全体に 大きな影響を及ぼします

But to see one,

それを見るためには

you would need to build a telescope as large as the Earth,

地球ほどの大きさの 望遠鏡が必要になります

because the black hole that we're looking at

私達が見ている ブラックホールは

gives off copious radio waves.

おびただしい電磁波を 絶えず発しています

It's emitting all the time.

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

(ドールマン) その通りです

is we used telescopes all around the world,

私達は世界各地の望遠鏡を使い

we synchronized them perfectly with atomic clocks,

原子時計で完璧に同期させ

so they received the light waves from this black hole,

ブラックホールからの光を捉え

and then we stitched all of that data together to make an image.

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

(アンダーソン) そうするためには—

the weather had to be right

すべての望遠鏡の場所で

in all of those locations at the same time,

同時に天気が 良くないといけませんね

so you could actually get a clear view.

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.

(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

And sometimes, it's better to be lucky than good.

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

In this case, we were both, I like to think.

私達は両方だったと 思いたいですが

But light had to come from the black hole.

ブラックホールから 光が来てもらわねばなりません

It had to come through intergalactic space,

銀河間の空間を通り 地球の大気を通りますが

through the Earth's atmosphere, where water vapor can absorb it,

水蒸気に吸収されたりします

and everything worked out perfectly,

すべてがうまく 噛み合いました

the size of the Earth at that wavelength of light,

あの光の波長 １ミリの波長で

one millimeter wavelength,

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

was just right to resolve that black hole, 55 million light-years away.

地球は ちょうど良い 大きさだったんです

The universe was telling us what to do.

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.

(アンダーソン) そして膨大な データを捉え始め—

I think this is like half the data from just one telescope.

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,

(ドールマン) 彼はチームの リンディ・ブラックバーンで

and he's sitting with half the data

メキシコの標高4600メートルの 山の上にある

recorded at the Large Millimeter Telescope,

大型ミリ波望遠鏡で 記録したデータの

which is atop a 15,000-foot mountain in Mexico.

半分を前にしています

And what he's holding there is about half a petabyte.

0.5ペタバイトあって

Which, to put it in terms that we might understand,

みんなに分かる 言い方をするなら

it's about 5,000 people's lifetime selfie budget.

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.

(アンダーソン) 大量すぎて

So this was all shipped, you couldn't send this over the internet.

インターネットで送れず ディスクを配送したのだとか

All this data was shipped to one place

すべてのデータが １箇所に集められ

and the massive computer effort began to try and analyze it.

コンピューターによる 解析作業が行われましたが

And you didn't really know

そこから何が出てくるのか

what you were going to see coming out of this.

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 --

(ドールマン) 私達の使った手法は

imagine taking an optical mirror and smashing it

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

and putting all the shards in different places.

The way a normal mirror works

普通の鏡なら

is the light rays bounce off the surface, which is perfect,

光は完璧な表面で反射して

and they focus in a certain point at the same time.

１点に同時に集まります

We take all these recordings,

私達は原子時計の精度で

and with atomic clock precision

それぞれの記録を取り

we align them perfectly, later in a supercomputer.

あとでスパコンを使って 完璧に時刻を揃えました

And we recreate kind of an Earth-sized lens.

そうやって地球サイズの レンズを作り出したんです

And the only way to do that is to bring the data back by plane.

データを運ぶ唯一の方法は 飛行機でした

You can't beat the bandwidth of a 747 filled with hard discs.

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,

(アンダーソン) そして何週間か 何ヶ月か前

on a computer screen somewhere,

コンピューターの画面に

this started to come into view.

現れ始めたわけですね

This moment.

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.

(アンダーソン) ご覧ください—

That was it.

これです！

That was the first image.

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.

ご覧になっているのは 光子の最後の軌道です

You're seeing Einstein's geometry laid bare.

アインシュタインの幾何学が 姿を見せています

The puncture in space-time is so deep

時空の穴があまりに深く

that light moves around in orbit,

光が周回しています

so that light behind the black hole, as I think we'll see soon,

この後出てくると思いますが

moves around and comes to us on these parallel lines

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

at exactly that orbit.

It turns out, that orbit is the square root of 27

あの軌道の半径は 27の平方根に

times just a handful of fundamental constants.

基本物理定数を いくつかかけたものです

It's extraordinary when you think about it.

考えるとすごいことです

CA: When ...

(アンダーソン) ブラックホールというと

In my head, initially, when I thought of black holes,

あれが事象の地平面で

I'm thinking that is the event horizon,

大量の物質があり

there's lots of matter and light whirling around in that shape.

光があの形で回っているのかと 思っていましたが

But it's actually more complicated than that.

実際はもっと複雑なんですね

Well, talk us through this animation, because it's light being lensed around it.

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,

(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

and some light does a loop-the-loop around the entire orbit of the black hole.

あるものはブラックホールの周りを 一回りします

But when you get enough light

ブラックホールの周りを回る

from all this hot gas swirling around the black hole,

高温のガスが発する光が 十分にあれば

then you wind up seeing all of these light rays

その光線が このスクリーンに集まり—

come together on this screen,

その光線が このスクリーンに集まり—

which is a stand-in for where you and I are.

これは私達の代わりですが

And you see the definition of this ring begin to come into shape.

このリングが姿を現し始めます

And that's what Einstein predicted over 100 years ago.

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.

(アンダーソン) すごいものですね

So tell us more about what we're actually looking at here.

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？

First of all, why is part of it brighter than the rest?

SD: So what's happening is that the black hole is spinning.

(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

And you wind up with some of the gas moving towards us below

下側ではガスが 私達に向かっていて

and receding from us on the top.

上側では遠ざかっています

And just as the train whistle has a higher pitch

近づいてくる列車の汽笛が

高音になるのと同じように

when it's coming towards you,

there's more energy from the gas coming towards us than going away from us.

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

You see the bottom part brighter

下側が明るくなっているのは

because the light is actually being boosted in our direction.

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.

(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

And if I may,

あの暗い部分が 事象の地平面の 存在を示す形跡で

that dark region is the signature of the event horizon.

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

The reason we don't see light from there,

is that the light that would come to us from that place

あそこから来る光は

was swallowed by the event horizon.

事象の地平面に 飲み込まれてしまうためです

So that -- that's it.

つまり— そういうことです

CA: And so when we think of a black hole,

(アンダーソン) ブラックホール周りからは

you think of these huge rays jetting out of it,

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

which are pointed directly in our direction.

Why don't we see them?

なぜそれが 見えないのでしょう？

SD: This is a very powerful black hole.

(ドールマン) これは非常に 強力なブラックホールで

Not by universal standards, it's still powerful,

宇宙的な基準では そうでもありませんが—

and from the north and south poles of this black hole

ブラックホールの 北極と南極からは

we think that jets are coming.

ジェットが出ていると 考えられています

Now, we're too close to really see all the jet structure,

ジェットの構造全体を見るには 近すぎるんですが

but it's the base of those jets that are illuminating the space-time.

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

And that's what's being bent around the black hole.

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,

(アンダーソン) あの周りを回る 宇宙船に乗っていたら

how long would it take to actually go around it?

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.

どうか乗せてください

There’s something called the -- if I can get wonky for one moment --

ちょっと大ざっぱになりますが

the innermost stable circular orbit,

最内安定円軌道と 呼ばれるものがあって

that's the innermost orbit at which matter can move around a black hole

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

before it spirals in.

And for this black hole, it's going to be between three days and about a month.

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.

(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

I mean, you wouldn't even notice

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

falling into that event horizon if you were there.

SD: So you may have heard of "spaghettification,"

(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

where you fall into a black hole

ブラックホールに落ちていくとき

and the gravitational field on your feet is much stronger than on your head,

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

so you're ripped apart.

引きちぎられて しまうことですが

This black hole is so big

このブラックホールは とても大きいため

that you're not going to become a spaghetti noodle.

スパゲッティに なることはありません

You're just going to drift right through that event horizon.

事象の地平面を 通っていくだけです

CA: So, it's like a giant tornado.

(アンダーソン) 巨大な竜巻の ようなものですね

When Dorothy was whipped by a tornado, she ended up in Oz.

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

Where do you end up if you fall into a black hole?

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.

これはあの 赤い部分だったんですね

No, really.

いや 真面目な話

SD: Black holes really are the central mystery of our age,

(ドールマン) ブラックホールは 現代の大きな謎で

because that's where the quantum world and the gravitational world come together.

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

What's inside is a singularity.

And that's where all the forces become unified,

すべての力が統一されます

because gravity finally is strong enough to compete with all the other forces.

重力が他の力に負けないくらい 強くなるからです

But it's hidden from us,

でもそれは私達から 隠されています

the universe has cloaked it in the ultimate invisibility cloak.

宇宙は究極の見えないマントで 覆っているのです

So we don't know what happens in there.

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.

(アンダーソン) 我々の銀河系にも 小さなのがあります

Can we go back to our own beautiful galaxy?

私達の美しい銀河を 出してもらえますか？

This is the Milky Way, this is home.

この天の川の真ん中にも

And somewhere in the middle of that there's another one,

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

which you're trying to find as well.

(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

SD: We already know it's there, and we've already taken data on it.

今そのデータに 取り組んでいるところです

And we're working on those data right now.

So we hope to have something in the near future, I can't say when.

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,

(アンダーソン) ずっと近くにあるけど ずっと小さいので

maybe the similar kind of size to what we saw?

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,

(ドールマン) そうです

先ほど見た M87のブラックホールは

that we saw before,

太陽65億個分の 質量があります

is six and a half billion solar masses.

But it's so far away that it appears a certain size.

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

The black hole in the center of our galaxy is a thousand times less massive,

質量は千分の１ですが 千倍近くにあります

but also a thousand times closer.

So it looks the same angular size on the sky.

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.

(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

Who are these guys?

彼らは誰なんですか？

SD: So these are only some of the team.

(ドールマン) これはチームの 一部です

We marveled at the resonance that this image has had.

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

If you told me that it would be above the fold in all of these newspapers,

信じなかったと思いますが 本当になりました

I'm not sure I would have believed you, but it was.

これは大いなる謎であり 心を掴まれます

Because this is a great mystery,

and it's inspiring for us, and I hope it's inspiring to everyone.

みんなにもそう 感じてもらえたらと思います

But the more important thing is that this is just a small number of the team.

これはチームのほんの一部で

200人強のメンバーがいて

We're 200 people strong with 60 institutes

60の組織 20の国や地域からなっています

and 20 countries and regions.

If you want to build a global telescope you need a global team.

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

And this technique that we use of linking telescopes around the world

世界の望遠鏡を繋げるために 使った手法は

kind of effortlessly sidesteps some of the issues that divide us.

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

And as scientists, we naturally come together to do something like this.

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.

(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

Shep, thank you so much for what you did and for coming here.

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)