TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: A busca por um buraco negro supermassivo
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Com novos dados dos telescópios Keck, Andrea Ghez mostra como obras primas da ótica adaptativa estão ajudando astrônomos a entender os objetos mais misteriosos do nosso universo: os buracos negros. Ela compartilha evidências de que um buraco negro super massivo talvez esteja à espreita no centro da Via Láctea.
Andrea Ghez - Astronomer
Andrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space. Full bio
Andrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space. Full bio
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00:15
How do you observe something you can't see?
0
0
3000
Como se observa algo que não se pode ver?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Esta é a questão básica de alguém que está interessado
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
em achar e estudar buracos negros.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Porque buracos negros são objetos
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
cuja gravidade é tão intensa
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
que nada pode escapar a ela, nem mesmo a luz,
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
então, não se pode vê-los diretamente.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
Bem, minha história hoje sobre buracos negros
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
é sobre um buraco negro em particular.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Estou interessada em descobrir se existe ou não
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
um deles que é realmente massivo, o que gostamos de chamar
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
buraco negro "supermassivo", no centro da nossa galáxia.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
E a razão pela qual isso é interessante é que
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
isso nos dá uma oportunidade de provar
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
se estes objetos exóticos realmente existem ou não.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
E além disso, nos dá a oportunidade
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
de entender como esses buracos negros supermassivos
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
interagem com seu ambiente,
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
e de compreender como eles afetam a formação e a evolução
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
das galáxias nas quais eles residem.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Então, para começar,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
precisamos entender o que é um buraco negro
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
para podermos entender a evidência de um.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
O que é um buraco negro?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Bem, de modo geral, um buraco negro é um objeto incrivelmente simples,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
porque há apenas 3 características que se pode descrever:
01:25
the mass,
26
70000
2000
a massa,
01:27
the spin, and the charge.
27
72000
2000
a rotação e a carga.
01:29
And I'm going to only talk about the mass.
28
74000
2000
E eu vou falar apenas sobre a massa.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Nesse sentido, então, é um objeto muito simples.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Mas, em outro sentido, é um objeto tão complicado
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
que precisamos de uma física relativamente exótica para descrevê-lo,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
e, de certo modo, representa uma ruptura da nossa compreensão física
01:43
of the universe.
33
88000
2000
do universo.
01:45
But today, the way I want you to understand a black hole,
34
90000
2000
Mas, hoje, o modo como quero que vocês compreendam um buraco negro,
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
pela evidência de um buraco negro,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
é pensar nele como um objeto
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
cuja massa está confinada em volume zero.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Então, apesar do fato de que eu vou falar sobre
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
um objeto que é supermassivo,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
e irei chegar ao que isto realmente quer dizer em um momento,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
ele não tem um tamanho finito.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Isso é um pouco complicado.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Mas, felizmente, há um tamanho finito que vocês podem ver,
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
conhecido como o raio de Schwarzschild.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
O nome é em homenagem ao cara que descobriu
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
porque esse era um raio tão importante.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Esse é um raio virtual, não é realidade; o buraco negro não tem tamanho.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
Então, por que ele é importante?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
É importante porque ele nos diz
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
que qualquer objeto pode se tornar um buraco negro.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Isto é, você, seu vizinho, seu celular,
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
o auditório pode se tornar um buraco negro
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
se você descobrir como comprimí-lo
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
até o tamanho do raio de Schwarzschild.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
A partir deste ponto, o que acontecerá?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
A partir deste ponto, a gravidade vence.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
A gravidade ganha de qualquer outra força conhecida.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
E o objeto é forçado a continuar em colapso
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
até um objeto infinitamente pequeno.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
E isso é um buraco negro.
02:52
So, if I were to compress the Earth down to the size of a sugar cube,
61
157000
5000
Então, se pudéssemos comprimir a Terra ao tamanho de um cubo de açúcar,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
ela se tornaria um buraco negro,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
porque o tamanho de um cubo de açúcar é o seu raio de Schwarzschild.
03:03
Now, the key here is to figure out what that Schwarzschild radius is.
64
168000
3000
Agora, o truque aqui é calcular o tal raio de Schwarzschild.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
E, na verdade, é muito simples de calcular.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Ele depende unicamente da massa do objeto.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Objetos maiores têm raios Schwarzschild maiores.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
Objetos menores têm raios de Schwarzschild menores.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Então, se pegássemos o sol
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
e o apertássemos até o tamanho da Universidade de Oxford,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
ele se tornaria um buraco negro.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Agora sabemos o que é o raio de Schwarzschild.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
E é um conceito bastante útil,
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
porque ele nos diz não apenas
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
quando um buraco negro irá se formar,
03:34
but it also gives us the key elements for the proof of a black hole.
76
199000
3000
mas também nos dá os elementos chave para a evidência do buraco negro.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Só preciso de duas coisas.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Preciso entender a massa do objeto
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
que suponho ser um buraco negro,
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
e qual é o seu raio de Schwarzschild.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
E como a massa determina o raio de Schwarzschild,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
na verdade, só preciso saber de uma coisa.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Bem, minha tarefa em convencê-los
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
de que há um buraco negro,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
é mostrar que há algum objeto
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
que está confinado dentro de seu raio de Schwarzschild.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
E a tarefa de vocês, hoje, é serem céticos.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
OK, eu não vou falar sobre um buraco negro comum;
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
eu vou falar sobre buracos negros supermassivos.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Então, gostaria de explicar um pouco o que é um buraco negro convencional,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
se é que pode haver algo como um buraco negro convencional.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Um buraco negro convencional é o estado final
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
da vida de uma estrela realmente massiva.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Então, se uma estrela nasce
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
com muito mais massa do que o sol,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
ela chegará ao fim de sua vida explodindo
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
e deixando para trás estas belas supernovas que vemos aqui.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
E, dentro daquela supernova que restou,
04:30
is going to be a little black hole
99
255000
2000
haverá um pequeno buraco negro,
04:32
that has a mass roughly three times the mass of the Sun.
100
257000
3000
o qual, grosso modo, tem três vezes a massa do sol.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
Em escala astronômica,
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
este é um buraco negro bem pequeno.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Agora, quero falar sobre buracos negros supermassivos.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
E imagina-se que os buracos negros supermassivos estejam no centro de galáxias.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
E esta bela foto, tirada com o telescópio Hubble,
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
mostra a vocês que galáxias vêm em diversas formas e tamanhos.
04:52
There are big ones. There are little ones.
107
277000
2000
Há grandes. Há pequenas.
04:54
Almost every object in that picture there is a galaxy.
108
279000
3000
Quase todo objeto naquela foto ali é uma galáxia.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
E há uma bela espiral acima, à esquerda.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
E há centenas de bilhões de estrelas naquela galáxia,
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
só para lhes dar uma idéia da escala.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
E toda a luz que vemos de uma galáxia típica,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
que é o tipo de galáxias que estamos vendo aqui,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
vem da luz das estrelas.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Então, nós vemos a galáxia por causa da luz das estrelas.
05:14
Now, there are a few relatively exotic galaxies.
116
299000
4000
Mas existem algumas galáxias relativamente exóticas.
05:18
I like to call these the prima donna of the galaxy world,
117
303000
3000
Eu gosto de chamá-las de prima donnas do mundo galático,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
porque elas são meio exibidas.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
E nós as chamamos de núcleos ativos de galáxias.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
E as chamamos assim porque os seus núcleos,
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
ou seus centros, são muito ativos.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
Então, é ali do centro, na verdade,
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
de onde vem a maior parte da luz estelar.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
E, ainda assim, o que vemos é na realidade
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
luz que não pode ser explicada pela luz das estrelas.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
É muito mais energética.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Na verdade, em alguns exemplos, é como essas que vemos aqui.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Também há jatos vindos do centro.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
De novo, uma fonte de energia que é muito difícil de explicar,
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
se você apenas pensar que galáxias são feitas de estrelas.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Então, o que as pessoas imaginaram é que talvez
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
haja buracos negros supermassivos
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
nos quais está caindo matéria.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Então, você não pode ver o buraco negro propriamente dito,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
mas você pode transformar a energia gravitacional do buraco negro
06:05
into the light we see.
136
350000
2000
na luz que vemos.
06:07
So, there is the thought that maybe supermassive black holes
137
352000
2000
Portanto, imagina-se que talvez existam buracos negros supermassivos
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
no centro de galáxias.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Mas é um tipo de argumento indireto.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Contudo, isso deu origem à noção
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
de que talvez não sejam só essas prima donnas
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
que tenham esses buracos negros supermassivos,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
mas que todas as galáxias abriguem esses
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
buracos negros supermassivos no seus centros.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
E, se esse for o caso - e este é um exemplo de uma galáxia normal;
06:28
what we see is the star light.
146
373000
2000
o que vemos é luz das estrelas.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
E, se há um buraco negro supermassivo,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
precisamos supor que é um buraco negro de dieta.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Porque esse é o jeito de anular os fenômenos energéticos que vemos
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
em atividade nos núcleos das galáxias.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Se vamos procurar por esses buracos negros discretos
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
no centro de galáxias,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
o melhor lugar para procurar é em nossa própria galáxia, a nossa Via Láctea.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Esta é uma foto ampla
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
do centro da Via Láctea.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
E o que vemos é uma linha de estrelas.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
Isso é porque vivemos em uma galáxia que é
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
achatada, em forma de disco.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
E vivemos no meio dela, então, quando olhamos em direção ao centro,
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
nós vemos esse plano que define a superfície da galáxia,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
ou linha que define a superfície da galáxia.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
Bem, a vantagem de estudar nossa própria galáxia
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
é que ela é simplesmente o exemplo de centro de galáxia mais próximo
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
que jamais iremos ter, porque a outra mais próxima
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
está 100 vezes mais longe.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Então, podemos ver muito mais detalhes na nossa galáxia
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
que em qualquer outro lugar.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
E, como vocês verão em instantes, a capacidade de enxergar detalhes
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
é a chave para esse experimento.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Então, como é que os astrônomos provam que há um monte de massa
07:33
inside a small volume?
171
438000
2000
dentro de um pequeno volume?
07:35
Which is the job that I have to show you today.
172
440000
3000
Esse é o trabalho que tenho para mostrar a vocês hoje.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
E a ferramenta que usamos é observar o caminho
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
pelo qual estrelas orbitam o buraco negro.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
Estrelas irão orbitar o buraco negro
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
da mesma maneira que planetas orbitam o sol.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
É a gravidade
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
que faz essas coisas orbitar.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Se não houvesse objetos massivos, essas coisas iriam voar soltas,
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
ou ao menos ir a uma taxa bem mais lenta,
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
porque tudo o que determina como elas andam por aí
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
é o quanto de massa está em sua órbita.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Isso é notável, porque, lembrem-se, meu trabalho é mostrar
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
que há muita massa dentro de um pequeno volume.
08:06
So, if I know how fast it goes around, I know the mass.
185
471000
3000
Então, se eu souber o quão rápido ele anda, eu saberei a massa.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
E se eu souber a escala da órbita, saberei o raio.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Então, eu quero ver as estrelas
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
que estão o mais perto possível do centro da galáxia.
08:16
Because I want to show there is a mass inside as small a region as possible.
189
481000
4000
Porque eu quero mostrar que há massa dentro de uma região o menor possível.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Isso significa que quero ver muitos detalhes.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
E esse é o motivo pelo qual usamos, para esse experimento,
08:25
the world's largest telescope.
192
490000
2000
o maior telescópio do mundo.
08:27
This is the Keck observatory. It hosts two telescopes
193
492000
3000
Este é o observatório Keck. Ele abriga dois telescópios
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
com um espelho de 10 metros, que é aproximadamente
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
o diâmetro de uma quadra de tênis.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Isso é maravilhoso
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
porque a promessa de campanha
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
de grandes telescópios é que, quanto maior o telescópio,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
menor o detalhe que podemos ver.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Mas acontece que esses telescópios, ou qualquer telescópio no solo
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
tem tido dificuldade para cumprir essa promessa.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
E isso por causa da atmosfera.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
Atmosfera é ótima para nós; ela nos permite
08:56
to survive here on Earth.
204
521000
2000
sobreviver aqui na Terra.
08:58
But it's relatively challenging for astronomers
205
523000
3000
Mas é relativamente desafiadora para astrônomos
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
que querem olhar através da atmosfera na direção dos astros.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Então, para lhes dar uma noção,
09:07
it's actually like looking at a pebble
208
532000
2000
é como olhar para um seixo
09:09
at the bottom of a stream.
209
534000
2000
no fundo de um córrego.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Olhando para um seixo no fundo de um córrego,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
o córrego está em contínuo movimento e turbulência,
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
e isso torna muito difícil de ver o seixo no fundo do córrego.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Da mesma maneira, é muito difícil
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
enxergar os astros, por causa da
09:24
atmosphere that's continuously moving by.
215
549000
2000
atmosfera que está sempre em movimento.
09:26
So, I've spent a lot of my career working on ways
216
551000
3000
Eu passei muito da minha carreira trabalhando em meios
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
de corrigir isso, para nos dar uma visão mais clara.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
E isso nos dá um ganho de fator 20.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
E eu acho que todos concordam que se você pode
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
descobrir como melhorar a vida em um fator de 20
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
você provavelmente melhorou seu estilo de vida bastante,
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
o seu salário, você iria notar, ou seus filhos, você iria notar.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
E essa animação aqui mostra um exemplo
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
das técnicas que usamos, chamadas de ótica adaptativa.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
Vocês estão vendo uma animação que caminha por um exemplo
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
do que você veria se não usasse essa técnica.
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
Em outras palavras, apenas uma figura que mostra as estrelas.
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
A caixa está direcionada no centro da galáxia,
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
que é onde nós achamos que está o buraco negro.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Sem essa tecnologia você não consegue ver as estrelas.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Com essa tecnologia, de repente, você passa a vê-las.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Essa tecnologia funciona colocando-se um espelho
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
dentro do sistema ótico do telescópio,
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
que fica mudando continuamente para compensar o que a atmosfera faz.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
Ou seja, é como se fosse um óculos muito chique para o seu telescópio.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Nos próximos slides irei focar apenas
10:24
that little square there.
237
609000
2000
naquele pequeno quadrado ali.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Iremos olhar para as estrelas dentro daquele pequeno quadrado,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
apesar de termos olhado para todas elas.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Quero ver como essas coisas se moveram.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
E, no decorrer deste experimento, estas estrelas
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
se moveram um bocado.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Nós estamos fazendo este experimento há 15 anos,
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
e vemos as estrelas fazerem todo esse caminho em volta.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
A maioria dos astrônomos tem uma estrela favorita,
10:43
and mine today is a star that's labeled up there, SO-2.
246
628000
4000
e a minha, hoje, é uma estrela que está marcada lá, SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Absolutamente minha estrela favorita no mundo.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
E isso porque ela faz o caminho todo em apenas 15 anos.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Para ter uma idéia de quão pouco isso é,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
o sol leva 200 milhões de anos para dar uma volta completa no centro da galáxia.
10:59
Stars that we knew about before, that were as close to the center of the galaxy
251
644000
3000
As estrelas que conhecíamos antes, que estavam o mais perto
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
possível do centro da galáxia, levam 500 anos.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
E essa aqui, essa aqui dá uma volta no tempo de vida humano.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
Isso é meio profundo, de certo modo.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Mas é a chave para este experimento. A órbita me diz
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
quanta massa está contida em um raio muito pequeno.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Então, seguindo em frente, nós vemos uma figura que mostra
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
o tamanho no qual, antes deste experimento, conseguíamos
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
confinar a massa do centro da galáxia.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
O que sabíamos antes é que havia 4 milhões
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
de vezes a massa do sol dentro daquele círculo.
11:29
And as you can see, there was a lot of other stuff inside that circle.
262
674000
2000
E, como podem ver, havia muitas outras coisas dentro daquele círculo.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
Vocês podem ver muitas estrelas.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Então, na verdade, havia muitas alternativas
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
à idéia de que havia um buraco negro supermassivo no centro da galáxia,
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
porque você poderia colocar muita coisa lá.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Mas, com este experimento, nós confinamos
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
aquela mesma massa em um volume muito menor,
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
que é 10 mil vezes menor.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
E, por causa disso, pudemos demonstrar
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
que há um buraco negro supermassivo ali.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Para se ter uma idéia de quão pequeno isso é,
11:55
that's the size of our solar system.
273
700000
2000
é o tamanho do nosso sistema solar.
11:57
So, we're cramming four million times the mass of the sun
274
702000
4000
Bem, estamos amontoando 4 milhões de vezes a massa do sol
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
naquele pequeno volume.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Então, não é propaganda enganosa. Certo?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Eu contei a vocês que minha tarefa é chegar ao raio de Schwarzschild.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
E a verdade é que ainda não cheguei bem lá.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Mas, hoje, nós não temos outro modo
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
de explicar essa concentração de massa.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
E, na verdade, é a melhor evidência que temos até hoje,
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
não apenas da existência de um buraco negro supermassivo
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
no centro da nossa própria galáxia, mas de qualquer um no nosso universo.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
Bem, e aí? Na verdade, eu acho
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
que isso é o melhor podemos fazer com a tecnologia atual,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
então, vamos tocar em frente com o problema.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
Bem, o quero contar, bem brevemente,
12:33
is a few examples
288
738000
2000
são alguns exemplos
12:35
of the excitement of what we can do today
289
740000
2000
do entusiasmo do que podemos fazer hoje
12:37
at the center of the galaxy, now that we know that there is,
290
742000
2000
no centro da galáxia, agora que sabemos,
12:39
or at least we believe,
291
744000
2000
ou pelo menos acreditamos,
12:41
that there is a supermassive black hole there.
292
746000
2000
que há um buraco negro supermassivo lá.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
E a fase divertida deste experimento é,
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
enquanto testávamos algumas de nossas idéias
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
sobre as consequências de um buraco negro supermassivo
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
estar no centro da nossa galáxia,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
quase todas elas
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
estavam inconsistentes com o que observamos na verdade.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
E aí está a graça.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Deixe-me dar dois exemplos.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Você pode perguntar: "O que você espera das estrelas antigas,
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
estrelas que estavam em volta do centro da galáxia por um longo tempo,
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
elas tiveram tempo de sobra para interagir com o buraco negro."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
O que você espera é que as estrelas antigas
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
estejam bem aglomeradas em volta do buraco negro.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Você devia ver muitas estrelas antigas próximas do buraco negro.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Do mesmo modo, para as estrelas jovens, ou o oposto, as estrelas jovens,
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
elas simplesmente não deviam estar lá.
13:22
A black hole does not make a kind neighbor to a stellar nursery.
309
787000
4000
Um buraco negro não é um bom vizinho para um berçário de estrelas.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Para uma estrela se formar, é necessário que uma grande bola de gás e poeira desmorone.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
É uma entidade muito frágil.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
E o que um buraco negro enorme faz?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Ele descasca aquela nuvem de gás.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Ele puxa um dos lados com muito mais força que o outro
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
e a nuvem é arrancada.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
Na verdade, nós prevemos que aquela formação estelar não devia suceder naquele ambiente.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Então, não deveríamos ver estrelas jovens.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
O que vemos, então?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Usando observações que não são aquelas que lhes mostrei hoje,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
nós podemos efetivamente descobrir quais são antigas e quais são jovens.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
As antigas estão vermelhas.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
As jovens estão azuis. E as amarelas, ainda não sabemos.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Bem, vocês já podem ver a surpresa.
13:59
There is a dearth of old stars.
324
824000
2000
Há uma escassez de estrelas antigas.
14:01
There is an abundance of young stars, so it's the exact opposite of the prediction.
325
826000
4000
Há uma abundância de estrelas jovens, é exatamente o oposto do previsto.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Bem, essa é a parte divertida.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
E na verdade, isso é o que estamos tentando descobrir hoje,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
esse mistério de como se faz --
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
como se resolve essa contradição.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
Na realidade, meus alunos graduados
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
estão, neste exato momento, hoje, ao telescópio,
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
no Havaí, fazendo observações para nos levar
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
esperamos, um passo adiante,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
onde poderemos abordar a questão
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
do porque existem tantas estrelas jovens,
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
e tão poucas estrelas antigas.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Para progredir, precisamos realmente olhar para as órbitas
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
de estrelas que estão bem mais longe.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Para isso, provavelmente precisaremos de tecnologia
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
muito mais sofisticada que a que temos hoje.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Porque, na verdade, quando eu disse que estamos corrigindo
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
o que a atmosfera da Terra faz, nós corrigimos, na verdade,
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
apenas metade dos erros causados.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Nós fazemos isso atirando um laser na atmosfera,
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
e achamos que se fizermos brilhar um pouco mais
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
poderemos corrigir o resto.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
E é isso que esperamos fazer nos próximos anos.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
E num prazo muito mais longo,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
esperamos construir telescópios ainda maiores,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
porque, lembrem-se, tamanho é documento na astronomia.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Queremos construir um telescópio de 30 metros.
15:04
And with this telescope we should be able to see
352
889000
2000
E, com esse telescópio, devemos estar aptos a ver
15:06
stars that are even closer to the center of the galaxy.
353
891000
3000
estrelas que estão ainda mais próximas do centro da galáxia.
15:09
And we hope to be able to test some of
354
894000
2000
E esperamos ter condições de testar algumas das
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
teorias da relatividade geral, de Einstein,
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
algumas idéias em cosmologia sobre como galáxias se formam.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Bem, nós achamos que o futuro deste experimento
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
é bem emocionante.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Concluindo, vou mostrar-lhes uma animação
15:24
that basically shows you how these
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909000
2000
que mostra basicamente como estas
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
órbitas têm se movido, em 3 dimensões.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
E eu espero que, pelo menos,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
eu tenha convencido vocês que, primeiro, de fato nós
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
temos um buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
E isso significa que essas coisas realmente existem em nosso universo,
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
e temos que lidar com isso, temos que explicar
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
como pode haver esses objetos em nosso mundo físico.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Segundo, nós pudemos observar
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
como buracos negros supermassivos interagem,
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
e entender, talvez, o papel deles
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
no desenho das galáxias, e como eles operam.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
E, por último, mas não menos importante,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
nada disso teria acontecido
16:01
without the advent of the tremendous progress
374
946000
3000
sem o advento do tremendo progresso
16:04
that's been made on the technology front.
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949000
2000
que tem sido feito na área tecnológica.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
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951000
4000
E acreditamos que esta é uma área que está se movendo muito rapidamente,
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
e promete muito para o futuro.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Muito obrigado.
16:15
(Applause)
379
960000
5000
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Andrea Ghez - AstronomerAndrea Ghez is a stargazing detective, tracking the visible and invisible forces lurking in the vastness of interstellar space.
Why you should listen
Seeing the unseen (from 26,000 light-years away) is a specialty of UCLA astronomer Andrea Ghez. From the highest and coldest mountaintop of Hawaii, home of the Keck Observatory telescopes, using bleeding-edge deep-space-scrying technology, Ghez handily confirmed 30 years of suspicions of what lies at the heart of the Milky Way galaxy -- a supermassive black hole, which sends its satellite stars spinning in orbits approaching the speed of light.
Ghez received a MacArthur "genius grant" in 2008 for her work in surmounting the limitations of earthbound telescopes. Early in her career, she developed a technique known as speckle imaging, which combined many short exposures from a telescope into one much-crisper image. Lately she's been using adaptive optics to further sharpen our view from here -- and compile evidence of young stars at the center of the universe.
Andrea Ghez | Speaker | TED.com