Inside the black hole image that made history | Sheperd Doeleman

Переводчик: Alena Chernykh Редактор: Péter Pallós

Крис Андерсон: Шеп, большое спасибо за то, что ты сегодня здесь с нами.

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

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

Твой самолёт прилетел в Ванкувер буквально два часа назад.

Such a treat to have you.

Замечательно, что ты приехал.

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

Расскажи, как ты пришёл от уравнения Эйнштейна к чёрной дыре?

Sheperd Doeleman: Over 100 years ago,

Шепард Долеман: Больше ста лет назад

Einstein came up with this geometric theory of gravity

Эйнштейн сформулировал геометрическую теорию гравитации,

which deforms space-time.

которая искажает пространство-время.

So, matter deforms space-time,

Материя изменяет пространство-время,

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

после чего пространство-время диктует материи, как ей двигаться вокруг него.

And you can get enough matter into a small enough region

Материя пытается втиснуться в достаточно маленькое пространство,

that it punctures space-time,

она пронизывает пространство-время таким образом,

and that even light can't escape,

что даже свет не может просочиться сквозь неё

the force of gravity keeps even light inside.

и сила гравитации удерживает свет внутри.

CA: And so, before that, the reason the Earth moves around the Sun

КА: То есть причина вращения Земли вокруг Солнца не в том,

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

что Солнце притягивает Землю, как считалось ранее,

but it's literally changed the shape of space

а в том, что оно буквально поменяло форму пространства таким образом,

so that we just sort of fall around the Sun.

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.

ШД: Именно так, геометрия пространства-времени определяет

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

траекторию вращения Земли вокруг Солнца.

Вы видите чёрную дыру, пронизывающую пространство-время,

and when it goes so deeply in,

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

и когда она попадает так глубоко, свет выходит на её орбиту.

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

КА: А это, я так думаю, то, что там происходит.

This is not an image,

Это не фотография,

this is a computer simulation of what we always thought,

а лишь компьютерная симуляция наших многолетних предположений,

like, the event horizon around the black hole.

так называемый «горизонт событий» вокруг чёрной дыры.

SD: Until last week, we had no idea what a black hole really looked like.

ШД: Ещё неделю назад мы не имели представления, как выглядит чёрная дыра.

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

Единственное что мы могли — это создавать на суперкомпьютерах подобные симуляции,

but even here you see this ring of light,

но даже здесь видно кольцо света,

which is the orbit of photons.

которое является орбитой фотонов.

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

Вот где фотоны буквально окружают чёрную дыру,

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

а вокруг — раскалённый газ, который затягивает внутрь чёрной дыры,

and it's hot because of friction.

и из-за трения он раскалён.

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

Этот газ пытается просочиться внутрь небольшого пространства,

поэтому нагревается.

CA: A few years ago, you embarked on this mission

КА: Несколько лет назад вы приступили к миссии,

to try and actually image one of these things.

сначала попытаться, а в итоге у вас на самом деле получилось сделать снимок.

And I guess you took --

И я полагаю, вы просто...

you focused on this galaxy way out there.

сфокусировались на этой галактике…

Tell us about this galaxy.

Расскажи о ней.

SD: This is the galaxy --

ШД: Это галактика,

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

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.

ШД: Это очень далеко.

And at its heart,

И в самом её центре — чёрная дыра

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

массой в шесть с половиной миллиардов раз больше массы Солнца.

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

Сложно даже представить, не так ли?

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

Шесть с половиной миллиардов Солнц одновременно.

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

И она управляет энергией центра этой галактики.

CA: But even though that thing is so huge, because it's so far away,

КА: Но несмотря на то, что она настолько огромна, так как находится очень далеко,

to actually dream of getting an image of it,

даже мечтать о том, чтобы её сфотографировать,

that's incredibly hard.

уже само по себе невероятно.

The resolution would be incredible that you need.

От вас требовалось невероятное разрешение.

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

ШД: Чёрные дыры — самые маленькие объекты в известной нам Вселенной,

But they have these outsize effects on whole galaxies.

но они оказывают огромное влияние на все галактики.

But to see one,

И чтобы увидеть хотя бы одну из них,

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

нужно построить телескоп размером с Землю,

because the black hole that we're looking at

потому что чёрная дыра, на которую мы сейчас смотрим,

gives off copious radio waves.

излучает радиоволны.

It's emitting all the time.

Причём постоянно.

CA: And that's exactly what you did.

КА: Это именно то, что вы сделали.

SD: Exactly. What you're seeing here

ШД: Именно. То, что вы видите,

is we used telescopes all around the world,

стало возможным благодаря телескопам со всего мира,

we synchronized them perfectly with atomic clocks,

которые мы синхронизировали с атомными часами таким образом,

so they received the light waves from this black hole,

чтобы они смогли принимать световые волны из чёрной дыры,

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

затем мы объединили все данные, чтобы создать изображение.

CA: To do that

КА: Чтобы этого добиться,

нужно, чтобы в одно и то же время

the weather had to be right

in all of those locations at the same time,

во всех этих регионах была хорошая погода,

so you could actually get a clear view.

только так можно получить чёткий снимок.

SD: We had to get lucky in a lot of different ways.

ШД: Нам во многом везло.

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

Иногда лучше быть везучим, чем умным.

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

А в нашем случае, хочется верить, мы были и тем, и другим.

But light had to come from the black hole.

Свету необходимо было пройти сквозь межгалактическое пространство,

It had to come through intergalactic space,

через атмосферу Земли, где его может поглотить водяной пар,

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

но у нас всё получилось,

and everything worked out perfectly,

размер Земли на этой длине световой волны в один миллиметр —

the size of the Earth at that wavelength of light,

именно то, что нужно,

one millimeter wavelength,

чтобы сфотографировать чёрную дыру

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

на расстоянии в 55 миллионов световых лет от нас.

The universe was telling us what to do.

Вселенная сама подсказывала нам, что делать.

CA: So you started capturing huge amounts of data.

КА: Вы начали собирать огромный объём данных.

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

Думаю, это лишь половина информации с одного телескопа.

SD: Yeah, this is one of the members of our team, Lindy Blackburn,

ШД: Да, это один из членов нашей команды, Линди Блэкбёрн,

and he's sitting with half the data

вот он разбирается с данными,

recorded at the Large Millimeter Telescope,

полученными с Большого миллиметрового телескопа,

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

который установлен на 4,6-километровой вершине горы в Мексике.

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

У него в руках приблизительно половина петабайта,

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

что на понятном языке будет означать

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

количество селфи, снятых за всю жизнь приблизительно пятью тысячами человек.

(Laughter)

(Смех)

CA: It's a lot of data.

КА: Огромный объём данных.

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

Вы перевезли её, потому что передать такой объём по Интернету невозможно.

All this data was shipped to one place

Эту информацию собрали в одном месте,

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

и мощный компьютер приступил к её анализу.

And you didn't really know

Вы даже представить себе не могли,

what you were going to see coming out of this.

что получится в итоге.

SD: The way this technique works that we used --

ШД: Мы воспользовались следующим приёмом:

imagine taking an optical mirror and smashing it

представьте, что вы разбили оптическое зеркало,

and putting all the shards in different places.

а потом сложили все осколки в разных местах.

The way a normal mirror works

Принцип работы обычного зеркала —

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

лучи света отражаются от идеально ровной поверхности

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

и одновременно фокусируются в определённой точке.

We take all these recordings,

Мы всё это записываем

and with atomic clock precision

и с точностью атомных часов

we align them perfectly, later in a supercomputer.

соединяем данные на суперкомпьютере.

And we recreate kind of an Earth-sized lens.

Мы воспроизводим подобие линз размером с Землю.

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

Единственный способ сделать это — доставить данные на самолёте.

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

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,

КА: Думаю, пару недель или месяцев назад

on a computer screen somewhere,

на мониторе одного из компьютеров

this started to come into view.

изображение начало вырисовываться.

This moment.

Вот этот момент.

SD: Well, it took a long time.

ШД: На это ушло много времени.

CA: I mean, look at this.

КА: Посмотрите сюда.

That was it.

Вот оно.

That was the first image.

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.

Здесь вы видите последнюю орбиту фотонов.

You're seeing Einstein's geometry laid bare.

Это чистая геометрия Эйнштейна.

The puncture in space-time is so deep

Прокол в пространство-время настолько глубок,

that light moves around in orbit,

что свет обходит орбиту

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

и оказывается позади чёрной дыры, и скоро мы увидим,

moves around and comes to us on these parallel lines

как он возвращается обратно по этим параллельным линиям

at exactly that orbit.

чётко на эту же орбиту.

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

Оказывается, орбита представляет собой квадратный корень из 27,

times just a handful of fundamental constants.

умноженный на некоторое число фундаментальных констант.

It's extraordinary when you think about it.

Когда думаешь об этом, понимаешь, что это невероятно.

CA: When ...

КА: Когда…

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

Раньше, когда я представлял чёрную дыру,

I'm thinking that is the event horizon,

я думал, что это горизонт событий,

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

материя и свет носятся по кругу.

But it's actually more complicated than that.

Но в реальности всё намного сложнее.

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

Прокомментируй эту анимацию, тут свет отражается вокруг дыры.

SD: You'll see here that some light from behind it gets lensed,

ШД: Видно, что частично свет отражается за дырой

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

и частично делает петлю вокруг всей её орбиты.

But when you get enough light

И когда от этого горячего газа,

from all this hot gas swirling around the black hole,

вращающегося вокруг чёрной дыры, исходит достаточно света,

then you wind up seeing all of these light rays

то мы собираем все лучи света

come together on this screen,

на этом экране,

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

который как бы представляет наш угол зрения.

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

И становится видно, как это кольцо начинает принимать форму.

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

Именно это и предположил Эйнштейн более ста лет назад.

CA: Yeah, that is amazing.

КА: Удивительно.

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

Расскажи поподробнее о том, что мы сейчас видим.

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

Во-первых, почему в одной области свет ярче, чем в остальных?

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

ШД: Причина в том, что чёрная дыра вращается.

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

Газ под дырой движется по направлению к нам

and receding from us on the top.

и удаляется от нас сверху.

And just as the train whistle has a higher pitch

Так же, как гудок поезда имеет более высокую высоту звука

when it's coming towards you,

по мере приближения, так же и от газа исходит больше энергии,

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

когда он приближается, и меньше, когда удаляется.

You see the bottom part brighter

Видно, что нижний участок ярче,

because the light is actually being boosted in our direction.

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.

ШД: Вся наша Солнечная система поместится в эту тёмную область.

And if I may,

Если позволите,

that dark region is the signature of the event horizon.

эта тёмная область определяет горизонт событий.

The reason we don't see light from there,

Причина, почему мы не видим

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

исходящий из неё свет, в том,

was swallowed by the event horizon.

что он поглощается горизонтом событий.

So that -- that's it.

Вот так вот.

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

КА: Поэтому, представляя чёрную дыру,

you think of these huge rays jetting out of it,

вы думаете об этих огромных исходящих из неё лучах,

which are pointed directly in our direction.

которые идут прямо на нас.

Why don't we see them?

Почему мы их не видим?

SD: This is a very powerful black hole.

ШД: Потому что эта чёрная дыра очень мощная.

Not by universal standards, it's still powerful,

И по меркам Вселенной она до сих пор мощная.

and from the north and south poles of this black hole

Мы думаем, что от северного и южного полюсов чёрной дыры

we think that jets are coming.

исходят эти лучи.

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

Приближение не даёт увидеть структуру этих лучей,

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

но именно их основания освещают пространство-время

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

и огибают чёрную дыру.

CA: And if you were in a spaceship whirling around that thing somehow,

КА: Если бы ты был в космическом корабле, летящем вокруг этой штуки,

how long would it take to actually go around it?

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.

Запишите меня.

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

Если мне не изменяет память,

существует внутренняя стабильная круговая орбита,

the innermost stable circular orbit,

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

она находится в центре, где материя может двигаться вокруг чёрной дыры

before it spirals in.

до того, как её закрутит внутрь.

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

Для этой черной дыры это продлится от трёх дней до месяца.

CA: It's so powerful, it's weirdly slow at one level.

КА: Она настолько мощная, что кажется, что она практически не двигается.

I mean, you wouldn't even notice

Я имею в виду, вы бы даже не заметили,

falling into that event horizon if you were there.

что попали в горизонт событий, оказавшись в том месте.

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

ШД: Возможно, вы слышали о таком понятии, как «спагеттификация».

where you fall into a black hole

Это когда вы попадаете в чёрную дыру,

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

гравитационное поле у ваших ног намного сильнее, чем в районе головы,

so you're ripped apart.

This black hole is so big

поэтому вас просто разорвёт на части.

Чёрная дыра настолько огромна,

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

что вы не станете похожим на спагетти.

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

Вы просто будете дрейфовать сквозь этот горизонт событий.

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

КА: Похоже на гигантский торнадо.

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

Когда Дороти закрутило торнадо, она попала в страну Оз.

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

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.

Этот красный круг пугает.

Правда.

No, really.

ШД: Чёрные дыры действительно представляют собой одну из главных тайн нашего времени,

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

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

потому что именно в них квантовый и гравитационный миры объединяются.

What's inside is a singularity.

Внутри них — сингулярность.

And that's where all the forces become unified,

Именно здесь объединяются все силы,

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

потому что в итоге гравитация оказывается достаточно сильна,

чтобы соревноваться со всеми другими силами.

But it's hidden from us,

Но для нас она невидима,

the universe has cloaked it in the ultimate invisibility cloak.

Вселенная скрыла её плащом-невидимкой.

So we don't know what happens in there.

Поэтому мы не знаем, что происходит внутри неё.

CA: So there's a smaller one of these in our own galaxy.

КА: В нашей собственной галактике есть небольшая дыра.

Can we go back to our own beautiful galaxy?

Давайте вернёмся к нашей прекрасной галактике.

This is the Milky Way, this is home.

Вот Млечный путь, это наш дом.

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

А где-то в его центре находится другая чёрная дыра,

which you're trying to find as well.

которую вы также пытаетесь найти.

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

ШД: Мы уже знаем, что она там есть, и мы даже получили подтверждающие данные.

And we're working on those data right now.

Сейчас мы обрабатываем данные.

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

Уже в ближайшем будущем надеемся узнать что-то конкретное, но пока неясно когда.

CA: It's way closer but also a lot smaller,

КА: Она намного ближе, но намного меньше,

maybe the similar kind of size to what we saw?

возможно, такого же размера как и та, которую мы увидели?

SD: Right. So it turns out that the black hole in M87,

ШД: Правильно. Оказалось, что у дыры в галактике «Мессье-87»,

that we saw before,

которую мы только что наблюдали,

is six and a half billion solar masses.

масса в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца.

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

Но она так далеко, что кажется предметом определённого размера.

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

Чёрная дыра в центре нашей галактики в тысячу раз менее мощная,

but also a thousand times closer.

и ближе к нам в тысячи раз.

So it looks the same angular size on the sky.

Поэтому на небе мы её видим под одинаковым углом.

CA: Finally, I guess, a nod to a remarkable group of people.

КА: А сейчас хотелось бы поприветствовать группу этих замечательных людей.

Who are these guys?

Кто они?

SD: So these are only some of the team.

ШД: Это только часть нашей команды.

We marveled at the resonance that this image has had.

Мы очень удивились тому резонансу, который вызвала эта фотография.

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

Если бы мне сказали, что она попадёт на первые страницы газет,

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

ни за что бы не поверил, но случилось именно так.

Because this is a great mystery,

Так как эта великая тайна вдохновляет нас,

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

надеюсь, что она вдохновляет и всех людей вокруг.

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

Но важно то, что это всего лишь небольшая часть нашей команды.

We're 200 people strong with 60 institutes

Нашей команде из 200 человек помогают 60 институтов

and 20 countries and regions.

из 20 стран и регионов.

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

Если хотите создать глобальный телескоп, вам нужна международная команда.

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

Способы объединения телескопов со всего мира

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

без особых усилий помогли решить нам некоторые проблемы.

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

Как настоящие учёные, мы, естественно, объединились для этой работы.

CA: Wow, boy, that's inspiring for our whole team this week.

КА: Круто, на этой неделе вы стали настоящим вдохновением для нашей команды.

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

Шеп, большое спасибо за твою работу и за то, что пришёл сегодня к нам.

SD: Thank you.

ШД: Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)