Maybe it's the fact that for a black hole to exist, a star must die.

ブラックホールが存在するためには、星が死ななければならないという事実のせいかもしれない。

Or maybe it's the fact that whatever goes into one cannot escape.

あるいは、何が入っても逃げられないという事実のせいかもしれない。

Or the idea that in the heart of a black hole, time and space don't work how we expect them to.

ブラックホールの中心では、時間と空間は私たちが期待するようには機能しないという考え方もある。

Whatever the answer is, black holes, and especially what lies in their center, the so-called singularity, are the most enigmatic phenomena in the universe.

その答えが何であれ、ブラックホール、特にその中心にあるもの、いわゆる特異点は、宇宙で最も謎めいた現象である。

For over a hundred years, we've been living in the universe defined by Albert Einstein.

100年以上にわたって、私たちはアルバート・アインシュタインが定義した宇宙に生きてきた。

His theory of general relativity made it possible to explain everything from the origin of the universe to the orbits of the planets.

彼の一般相対性理論によって、宇宙の起源から惑星の軌道まで、あらゆることが説明できるようになった。

His theory was revolutionary, but Einstein never imagined the astronomical phenomena we now know as black holes.

彼の理論は革命的であったが、アインシュタインは私たちが現在知っているブラックホールという天文現象を想像していなかった。

These are regions in space where gravity is so powerful that nothing, not even light, can escape once it enters.

宇宙空間には重力が非常に強く、光でさえも一旦入り込むと逃れられない領域がある。

And even though the first image of a black hole would only be taken in 2019, the proof of its existence was already there, in Einstein's equations.

ブラックホールの最初の画像が撮影されるのは2019年だが、その存在の証拠はアインシュタインの方程式の中にすでにあった。

But he refused to accept it because he didn't think that such a thing could exist.

しかし、彼はそんなものが存在するとは思っていなかったので、それを受け入れることを拒否した。

Accepting the existence of black holes would have meant recognizing that at its center hides the singularity, where all the laws of nature as we know them stop working.

ブラックホールの存在を認めるということは、その中心に特異点があり、そこで我々が知っている自然の法則がすべて機能しなくなることを認識することだった。

Einstein's decisive rejection of black holes, which he published in the most respected mathematics journal in the world, created an obstacle to their investigation.

アインシュタインが世界で最も権威のある数学雑誌に発表したブラックホールに対する決定的な否定は、ブラックホール研究の障害となった。

After all, the father of general relativity was saying that they were impossible.

結局のところ、一般相対性理論の生みの親は、それらは不可能だと言っていたのだ。

But in 1965, physicist Roger Penrose managed to demonstrate mathematically that in Einstein's universe singularities are not only possible, but inevitable.

しかし1965年、物理学者ロジャー・ペンローズは、アインシュタインの宇宙では特異点が可能であるだけでなく、不可避であることを数学的に証明することに成功した。

It was because of his findings that Penrose was awarded the Nobel Physics Prize in 2020 at 89 years old.

ペンローズが2020年に89歳でノーベル物理学賞を受賞したのは、彼の発見によるものだった。

However, the complete acceptance of black holes by the scientific community doesn't mean that all its mysteries were solved, much less the ones related to singularity.

しかし、ブラックホールが科学界に完全に受け入れられたからといって、ブラックホールの謎がすべて解明されたわけではない。

These concepts are very complex, so I'll start explaining the formation of black holes using something more common.

これらの概念は非常に複雑なので、より一般的なものを使ってブラックホールの形成を説明することにしよう。

This wooden table.

この木製テーブル。

You can see a table and feel that it's solid, but its density is just a few grams by cubic centimeter.

テーブルを見て固いと感じても、その密度は1立方センチメートルあたりわずか数グラムだ。

And the scale of black holes, this material, is too light.

そして、ブラックホールのスケール、この物質は軽すぎる。

To turn this table into a black hole, we would have to compress it until its density became incredibly high.

このテーブルをブラックホールにするには、その密度がとてつもなく高くなるまで圧縮しなければならない。

The problem is that this material will resist compression.

問題は、この素材が圧縮に抵抗することだ。

And the more I try to squeeze it, the more I put pressure on it, the bigger its resistance will be.

そして、絞ろうとすればするほど、圧力をかければかけるほど、その抵抗は大きくなる。

We would need a very powerful event in order to generate enough energy around the table to compress it to a volume so small and so dense that it creates a black hole.

テーブルの周囲に、ブラックホールを形成するほど小さく高密度に圧縮するのに十分なエネルギーを発生させるには、非常に強力な出来事が必要だ。

One type of event capable of liberating such an amount of energy is a supernova.

このような大量のエネルギーを放出できる事象のひとつが超新星である。

That's what happens when a massive star, meaning a star that is at least 30 times larger than our sun, dies and, in a matter of seconds, explodes.

大質量星、つまり太陽の少なくとも30倍以上の大きさの星が死滅し、数秒のうちに爆発するとこうなる。

After that, it collapses in on itself, forming a black hole.

その後、ブラックホールが形成される。

This process is responsible for the formation of stellar black holes, which are the most common ones.

このプロセスは、最も一般的な恒星ブラックホールの形成に関与している。

According to the most recent calculations, there are between 10 million and a billion of them in the Milky Way alone.

最新の計算では、天の川銀河だけでも1000万から10億個あるという。

There is also another type of black hole called supermassive, which astronomers believe lie in the center of almost all the major galaxies, including ours.

超巨大ブラックホールと呼ばれる別のタイプのブラックホールもあり、天文学者は、我々の銀河を含むほとんどすべての主要な銀河の中心にあると信じている。

In fact, Penrose didn't win the Nobel Prize alone.

実際、ペンローズは単独でノーベル賞を受賞したわけではない。

He shared it with Andrea Ghez and Reinhard Genzel, who discovered an object in the center of our galaxy, believed to be one of these supermassive black holes.

アンドレア・ゲズとラインハルト・ゲンツェルは、銀河系の中心に超大質量ブラックホールのひとつと思われる天体を発見した。

I say believed to be because what they know is that in this region there is an invisible object which is so heavy that it causes all the stars around it to move at impressive speeds.

というのも、この地域には目に見えない物体があり、その物体は非常に重く、周囲の星々を驚異的なスピードで動かしているからだ。

To understand why this could be a black hole, we have to think about our celestial bodies with mass and imagined space, which is technically called space-time, as an elastic bed.

なぜこれがブラックホールになるのかを理解するには、質量を持つ天体と、時空と呼ばれる空間を弾力性のあるベッドとして想像してみる必要がある。

But let's take it slow.

でも、ゆっくりやろう。

The Earth and the Moon are examples of celestial bodies with mass.

地球と月は質量を持つ天体の例である。

The first one, of course, has more mass than the second.

もちろん、前者は後者より質量が大きい。

Earth's mass distorts the space-time around it, but it also distorts the one around the Moon.

地球の質量は地球の周りの時空を歪めるが、月の周りの時空も歪める。

This is the reason why the Moon orbits the Earth.

これが、月が地球の周りを回っている理由である。

But the star that forms a black hole can be from dozens to billions of times larger than our Sun.

しかし、ブラックホールを形成する星の大きさは、太陽の数十倍から数十億倍にもなる。

Like we saw in the wooden table example, after it collapses, the star's mass will be compressed to a volume infinitely small and dense.

木のテーブルの例で見たように、崩壊した後、星の質量は無限に小さく、高密度に圧縮される。

Because of that, the distortion it will cause around it is so powerful that nothing will be able to escape its influence if it comes close enough.

そのため、周囲に引き起こす歪みは非常に強力で、近づけば何もその影響から逃れることはできない。

This point of no return is called the event horizon, a kind of boundary around a black hole that separates what's inside it from what's outside it.

この戻れない地点は事象の地平線と呼ばれ、ブラックホールの周囲にある境界のようなもので、ブラックホールの内側にあるものと外側にあるものを分ける。

When something crosses this limit, it cannot go back.

何かがこの限界を超えると、後戻りはできない。

It gets disconnected from the universe, and we don't know what its final destination is.

宇宙から切り離され、その最終的な行き先はわからない。

What we do know is that once inside, everything moves toward the singularity, the center of the black hole.

わかっているのは、ブラックホールの中に入ると、すべてのものがブラックホールの中心である特異点に向かって移動するということだ。

And it's there that space and time as we know them cease to exist.

そこでは、私たちが知っているような空間も時間も存在しなくなる。

This is because, at that point, Einstein's equations don't work.

その時点でアインシュタインの方程式は成り立たないからだ。

In fact, none of the laws of physics that we know so far work.

実際、私たちがこれまで知っている物理法則はどれも機能していない。

That is why some say that black holes, and more specifically, singularity, are the biggest unsolved problem in theoretical physics.

それゆえ、ブラックホール、より具体的には特異点が理論物理学の最大の未解決問題だと言う人もいる。

It is where scientists have to admit that our knowledge of the universe has a limit.

それは、科学者が宇宙についての知識に限界があることを認めざるを得ないところだ。