TEDGlobal 2009
Andrea Ghez: The hunt for a supermassive black hole
Andrea Ghez: A busca de um buraco negro supermaciço
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Com os novos dados obtidos pelos telescópios Keck, Andrea Ghez demonstra como a óptica adaptativa de última geração está a ajudar os astrónomos a entender os objectos mais misteriosos do nosso Universo: os buracos negros. Ela partilha as evidências de que um buraco negro supermaciço poderá estar escondido 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 observamos algo que não vemos?
00:18
This is the basic question of somebody who's interested
1
3000
3000
Esta é a pergunta básica de quem se interessa por
00:21
in finding and studying black holes.
2
6000
2000
encontrar e estudar buracos negros.
00:23
Because black holes are objects
3
8000
2000
Os buracos negros são objectos
00:25
whose pull of gravity is so intense
4
10000
3000
cuja atracção gravitacional é tão intensa
00:28
that nothing can escape it, not even light,
5
13000
2000
que nada lhe escapa, nem mesmo a luz.
00:30
so you can't see it directly.
6
15000
2000
Por isso não o podemos ver directamente.
00:32
So, my story today about black holes
7
17000
3000
A minha intervenção de hoje sobre buracos negros
00:35
is about one particular black hole.
8
20000
2000
centra-se num buraco negro em particular.
00:37
I'm interested in finding whether or not
9
22000
3000
Estou interessada em descobrir se
00:40
there is a really massive, what we like to call
10
25000
3000
existe um buraco negro realmente enorme,
00:43
"supermassive" black hole at the center of our galaxy.
11
28000
3000
a que chamamos supermaciço, no centro da nossa galáxia.
00:46
And the reason this is interesting is that
12
31000
3000
A razão porque isto é interessante é porque
00:49
it gives us an opportunity to prove
13
34000
3000
dá-nos uma oportunidade de provar
00:52
whether or not these exotic objects really exist.
14
37000
4000
se estes objectos exóticos existem de facto.
00:56
And second, it gives us the opportunity
15
41000
2000
Em segundo lugar, dá-nos a oportunidade de
00:58
to understand how these supermassive black holes
16
43000
3000
perceber como estes buracos negros supermaciços
01:01
interact with their environment,
17
46000
2000
interagem com o seu meio envolvente
01:03
and to understand how they affect the formation and evolution
18
48000
3000
e entender como é que eles afectam a formação e evolução
01:06
of the galaxies which they reside in.
19
51000
3000
das galáxias onde residem.
01:09
So, to begin with,
20
54000
2000
Portanto, para começar,
01:11
we need to understand what a black hole is
21
56000
3000
temos de compreender o que é um buraco negro
01:14
so we can understand the proof of a black hole.
22
59000
2000
para podermos compreender as provas de um buraco negro.
01:16
So, what is a black hole?
23
61000
2000
O que é então um buraco negro?
01:18
Well, in many ways a black hole is an incredibly simple object,
24
63000
4000
Em geral, um buraco negro é um objecto incrivelmente simples,
01:22
because there are only three characteristics that you can describe:
25
67000
3000
pois só há três características que podem ser descritas:
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 da massa.
01:31
So, in that sense, it's a very simple object.
29
76000
3000
Neste sentido, trata-se de um objecto muito simples.
01:34
But in another sense, it's an incredibly complicated object
30
79000
2000
Mas por outro lado, é um objecto incrivelmente complicado
01:36
that we need relatively exotic physics to describe,
31
81000
3000
que requer física relativamente exótica para o descrever,
01:39
and in some sense represents the breakdown of our physical understanding
32
84000
4000
e, de certa forma, representa a desconstrução do nosso entendimento físico
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, a maneira como quero que entendam um buraco negro
01:47
for the proof of a black hole,
35
92000
2000
para o fim de provar a sua existência,
01:49
is to think of it as an object
36
94000
2000
é que o vejam como um objecto
01:51
whose mass is confined to zero volume.
37
96000
3000
cuja massa está confinada a um volume zero.
01:54
So, despite the fact that I'm going to talk to you about
38
99000
2000
Por isso, apesar de vos ir falar de um
01:56
an object that's supermassive,
39
101000
3000
objecto que é supermaciço,
01:59
and I'm going to get to what that really means in a moment,
40
104000
2000
e já vos explico o que isso significa dentro de momentos,
02:01
it has no finite size.
41
106000
3000
ele não possui uma dimensão finita.
02:04
So, this is a little tricky.
42
109000
2000
Portanto, isto é um pouco complicado.
02:06
But fortunately there is a finite size that you can see,
43
111000
4000
Mas felizmente existe uma dimensão finita visível
02:10
and that's known as the Schwarzschild radius.
44
115000
3000
conhecida como o raio de Schwarzschild.
02:13
And that's named after the guy who recognized
45
118000
2000
Baptizada com o nome do homem que reconheceu
02:15
why it was such an important radius.
46
120000
2000
a importância desse raio.
02:17
This is a virtual radius, not reality; the black hole has no size.
47
122000
3000
Trata-se de um raio virtual, não real; o buraco negro não tem tamanho.
02:20
So why is it so important?
48
125000
2000
E porque é tão importante?
02:22
It's important because it tells us
49
127000
2000
É importante porque diz-nos
02:24
that any object can become a black hole.
50
129000
4000
que qualquer objecto pode tornar-se um buraco negro.
02:28
That means you, your neighbor, your cellphone,
51
133000
3000
Isto significa que vocês, o vosso vizinho, o vosso telemóvel
02:31
the auditorium can become a black hole
52
136000
2000
ou o auditório pode tornar-se um buraco negro
02:33
if you can figure out how to compress it down
53
138000
3000
se descobrirem uma forma de o comprimir
02:36
to the size of the Schwarzschild radius.
54
141000
2000
até ao tamanho de um raio de Schwarzschild.
02:38
At that point, what's going to happen?
55
143000
3000
Nesse momento, o que é que acontece?
02:41
At that point gravity wins.
56
146000
2000
Nesse momento, a gravidade vence.
02:43
Gravity wins over all other known forces.
57
148000
2000
A gravidade vence todas as outras forças conhecidas.
02:45
And the object is forced to continue to collapse
58
150000
3000
e o objecto é forçado a continuar a comprimir
02:48
to an infinitely small object.
59
153000
2000
até tornar-se um objecto infinitamente pequeno.
02:50
And then it's a black hole.
60
155000
2000
E nessa altura 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
Por isso, se eu comprimisse a Terra até ao tamanho de um cubo de açúcar,
02:57
it would become a black hole,
62
162000
2000
ela tornar-se-ia um buraco negro,
02:59
because the size of a sugar cube is its Schwarzschild radius.
63
164000
4000
pois 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, a chave aqui é descobrir o raio de Schwarzschild.
03:06
And it turns out that it's actually pretty simple to figure out.
65
171000
4000
E, na realidade, até é bastante simples calculá-lo.
03:10
It depends only on the mass of the object.
66
175000
2000
Depende apenas da massa do objecto.
03:12
Bigger objects have bigger Schwarzschild radii.
67
177000
2000
Objectos maiores têm raios de Schwarzschild maiores.
03:14
Smaller objects have smaller Schwarzschild radii.
68
179000
3000
Objectos mais pequenos têm raios de Schwarzschild menores.
03:17
So, if I were to take the sun
69
182000
2000
Se tomarmos, por exemplo, o Sol
03:19
and compress it down to the scale of the University of Oxford,
70
184000
3000
e o comprimirmos à escala da Universidade de Oxford,
03:22
it would become a black hole.
71
187000
3000
ele tornar-se-ia um buraco negro.
03:25
So, now we know what a Schwarzschild radius is.
72
190000
3000
Sabemos agora o que é um raio de Schwarzschild.
03:28
And it's actually quite a useful concept,
73
193000
2000
Trata-se mesmo de um conceito bastante útil
03:30
because it tells us not only
74
195000
2000
pois ele diz-nos
03:32
when a black hole will form,
75
197000
2000
quando um buraco negro se irá 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 para provar a existência de um buraco negro.
03:37
I only need two things.
77
202000
2000
Preciso apenas de duas coisas.
03:39
I need to understand the mass of the object
78
204000
2000
Preciso de conhecer a massa do objecto
03:41
I'm claiming is a black hole,
79
206000
2000
que afirmo ser um buraco negro
03:43
and what its Schwarzschild radius is.
80
208000
2000
e qual o seu raio de Schwarzschild.
03:45
And since the mass determines the Schwarzschild radius,
81
210000
2000
Uma vez que a massa determina o raio de Schwarzschild,
03:47
there is actually only one thing I really need to know.
82
212000
2000
só há uma coisa que eu preciso mesmo de saber.
03:49
So, my job in convincing you
83
214000
2000
Portanto, a minha tarefa de convencer-vos
03:51
that there is a black hole
84
216000
2000
de que existe um buraco negro,
03:53
is to show that there is some object
85
218000
2000
resume-se a demonstrar que existe algum objecto
03:55
that's confined to within its Schwarzschild radius.
86
220000
3000
confinado ao seu raio de Schwarzschild.
03:58
And your job today is to be skeptical.
87
223000
3000
E a vossa missão de hoje é estarem cépticos.
04:01
Okay, so, I'm going to talk about no ordinary black hole;
88
226000
4000
Vou falar-vos de buracos negros que não têm nada de comum.
04:05
I'm going to talk about supermassive black holes.
89
230000
3000
Vou falar-vos de buracos negros supermaciços.
04:08
So, I wanted to say a few words about what an ordinary black hole is,
90
233000
2000
Quero começar por dizer algumas coisas sobre buracos negros comuns,
04:10
as if there could be such a thing as an ordinary black hole.
91
235000
3000
apesar de não haver tal coisa como um buraco negro comum.
04:13
An ordinary black hole is thought to be the end state
92
238000
3000
Pensa-se que um buraco negro comum seja o estado final
04:16
of a really massive star's life.
93
241000
2000
da vida de uma estrela verdadeiramente maciça.
04:18
So, if a star starts its life off
94
243000
2000
Por isso, se uma estrela começa
04:20
with much more mass than the mass of the Sun,
95
245000
2000
com muito mais massa do que a massa do Sol,
04:22
it's going to end its life by exploding
96
247000
3000
irá terminar a sua vida com uma explosão
04:25
and leaving behind these beautiful supernova remnants that we see here.
97
250000
3000
deixando estes maravilhosos vestígios de supernova que podemos ver.
04:28
And inside that supernova remnant
98
253000
2000
Dentro do vestígio de supernova
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
que terá uma massa aproximada de três vezes a massa do Sol.
04:35
On an astronomical scale
101
260000
2000
Numa escala astronómica
04:37
that's a very small black hole.
102
262000
2000
trata-se de um buraco negro muito pequeno.
04:39
Now, what I want to talk about are the supermassive black holes.
103
264000
3000
Agora quero falar dos buracos negros supermaciços.
04:42
And the supermassive black holes are thought to reside at the center of galaxies.
104
267000
4000
Pensa-se que estes existem no centro das galáxias.
04:46
And this beautiful picture taken with the Hubble Space Telescope
105
271000
3000
E esta maravilhosa fotografia tirada com o telescópio espacial Hubble
04:49
shows you that galaxies come in all shapes and sizes.
106
274000
3000
mostra-vos que existem galáxias de todas as 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 todos os objectos nesta fotografia são galáxias.
04:57
And there is a very nice spiral up in the upper left.
109
282000
3000
Existe uma linda espiral no canto superior esquerdo.
05:00
And there are a hundred billion stars in that galaxy,
110
285000
4000
E existem 100 mil milhões de estrelas nessa galáxia.
05:04
just to give you a sense of scale.
111
289000
2000
Só para que tenham uma ideia da escala.
05:06
And all the light that we see from a typical galaxy,
112
291000
2000
Toda a luz que vemos numa galáxia típica,
05:08
which is the kind of galaxies that we're seeing here,
113
293000
2000
o tipo de galáxias que estamos a ver aqui,
05:10
comes from the light from the stars.
114
295000
2000
provém da luz das estrelas.
05:12
So, we see the galaxy because of the star light.
115
297000
2000
Vemos, por isso, 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
Gosto de lhes chamar as vedetas das galáxias,
05:21
because they are kind of show offs.
118
306000
2000
pois gostam de exibir-se.
05:23
And we call them active galactic nuclei.
119
308000
2000
Chamamos-lhes núcleos galácticos activos.
05:25
And we call them that because their nucleus,
120
310000
2000
Damos-lhes esse nome pois os seus núcleos
05:27
or their center, are very active.
121
312000
3000
ou centros são muito activos.
05:30
So, at the center there, that's actually where
122
315000
2000
É mesmo aqui deste centro que
05:32
most of the starlight comes out from.
123
317000
2000
a maior parte da luz estelar sai.
05:34
And yet, what we actually see is light
124
319000
2000
No entanto, o que vemos é luz
05:36
that can't be explained by the starlight.
125
321000
3000
que não pode ser explicada pela luz estelar.
05:39
It's way more energetic.
126
324000
2000
Tem muito mais energia.
05:41
In fact, in a few examples it's like the ones that we're seeing here.
127
326000
2000
Na realidade, em alguns exemplos, é como as que vemos aqui.
05:43
There are also jets emanating out from the center.
128
328000
3000
Existem também feixes que emanam do centro.
05:46
Again, a source of energy that's very difficult to explain
129
331000
4000
Mais uma vez trata-se de uma fonte de energia difícil de explicar
05:50
if you just think that galaxies are composed of stars.
130
335000
2000
se pensarmos que as galáxias são compostas por estrelas.
05:52
So, what people have thought is that perhaps
131
337000
2000
Por isso, algumas pessoas pensaram que talvez
05:54
there are supermassive black holes
132
339000
3000
existam buracos negros supermaciços
05:57
which matter is falling on to.
133
342000
3000
que estarão a absorver matéria.
06:00
So, you can't see the black hole itself,
134
345000
2000
Sendo assim não podemos ver o próprio buraco negro,
06:02
but you can convert the gravitational energy of the black hole
135
347000
3000
mas podemos converter 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
Existe, por isso, a ideia de que talvez existam buracos negros
06:09
exist at the center of galaxies.
138
354000
2000
supermaciços no centro das galáxias.
06:11
But it's a kind of indirect argument.
139
356000
2000
Mas é uma espécie de argumento indirecto.
06:13
Nonetheless, it's given rise to the notion
140
358000
2000
Contudo, deu origem à noção de que
06:15
that maybe it's not just these prima donnas
141
360000
3000
talvez não sejam apenas estas vedetas
06:18
that have these supermassive black holes,
142
363000
2000
que tenham estes buracos negros supermaciços,
06:20
but rather all galaxies might harbor these
143
365000
3000
mas que todas as galáxias poderão esconder estes
06:23
supermassive black holes at their centers.
144
368000
2000
buracos negros supermaciços nos seus centros.
06:25
And if that's the case -- and this is an example of a normal galaxy;
145
370000
3000
E se for esse 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 nós vemos é a luz estelar.
06:30
And if there is a supermassive black hole,
147
375000
2000
Se existe um buraco negro supermaciço,
06:32
what we need to assume is that it's a black hole on a diet.
148
377000
3000
precisamos de admitir que é um buraco negro que está de dieta.
06:35
Because that is the way to suppress the energetic phenomena that we see
149
380000
3000
Porque essa é a maneira de suprimir o fenómeno energético que vemos
06:38
in active galactic nuclei.
150
383000
3000
em núcleos galácticos activos.
06:41
If we're going to look for these stealth black holes
151
386000
3000
Se formos à procura destes buracos negros furtivos
06:44
at the center of galaxies,
152
389000
2000
no centro das galáxias,
06:46
the best place to look is in our own galaxy, our Milky Way.
153
391000
4000
o melhor local para procurar é na nossa própria galáxia, na Via Láctea.
06:50
And this is a wide field picture
154
395000
2000
Esta é uma fotografia grande angular
06:52
taken of the center of the Milky Way.
155
397000
3000
tirada no centro da Via Láctea.
06:55
And what we see is a line of stars.
156
400000
3000
O que vemos é uma fila de estrelas.
06:58
And that is because we live in a galaxy which has
157
403000
2000
E isto é porque vivemos numa galáxia que é
07:00
a flattened, disk-like structure.
158
405000
2000
uma estrutura espalmada em forma de disco.
07:02
And we live in the middle of it, so when we look towards the center,
159
407000
2000
Como vivemos no centro dela, quando olhamos para o centro
07:04
we see this plane which defines the plane of the galaxy,
160
409000
2000
vemos este plano que define o plano da galáxia,
07:06
or line that defines the plane of the galaxy.
161
411000
4000
ou a linha que define o plano da galáxia.
07:10
Now, the advantage of studying our own galaxy
162
415000
3000
A vantagem de estudarmos a nossa própria galáxia
07:13
is it's simply the closest example of the center of a galaxy
163
418000
3000
é simplesmente tratar-se do exemplo mais próximo do centro de uma galáxia
07:16
that we're ever going to have, because the next closest galaxy
164
421000
2000
que alguma vez teremos à disposição pois a outra galáxia mais próxima
07:18
is 100 times further away.
165
423000
3000
está 100 vezes mais distante.
07:21
So, we can see far more detail in our galaxy
166
426000
2000
Podemos, por isso, ver com mais detalhe a nossa galáxia
07:23
than anyplace else.
167
428000
2000
do que qualquer outra.
07:25
And as you'll see in a moment, the ability to see detail
168
430000
2000
E, como veremos de seguida, a capacidade de ver com mais detalhe
07:27
is key to this experiment.
169
432000
3000
é fundamental para esta experiência.
07:30
So, how do astronomers prove that there is a lot of mass
170
435000
3000
Como é que os astrónomos conseguem provar que existe muita 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 vos venho mostrar hoje.
07:38
And the tool that we use is to watch the way
173
443000
2000
A ferramenta que utilizamos é observar a forma
07:40
stars orbit the black hole.
174
445000
3000
como as estrelas orbitam em torno do buraco negro.
07:43
Stars will orbit the black hole
175
448000
2000
As estrelas orbitarão os buracos negros
07:45
in the very same way that planets orbit the sun.
176
450000
3000
da mesma maneira que os planetas orbitam o sol.
07:48
It's the gravitational pull
177
453000
2000
É a atracção gravitacional
07:50
that makes these things orbit.
178
455000
2000
que faz com que estes objectos orbitem.
07:52
If there were no massive objects these things would go flying off,
179
457000
3000
Se não existissem objectos maciços, estes elementos dispersar-se-iam
07:55
or at least go at a much slower rate
180
460000
2000
ou, pelo menos, seriam muito mais lentos
07:57
because all that determines how they go around
181
462000
3000
pois tudo o que determina como eles orbitam
08:00
is how much mass is inside its orbit.
182
465000
2000
é a quantidade de massa dentro da sua órbita.
08:02
So, this is great, because remember my job is to show
183
467000
2000
Isto é óptimo porque, lembrem-se, a minha missão é demonstrar
08:04
there is a lot of mass inside a small volume.
184
469000
2000
que existe 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
Ora, se eu conheço a velocidade de rotação também conheço a massa.
08:09
And if I know the scale of the orbit I know the radius.
186
474000
3000
E se eu conheço a escala da órbita também conheço o raio.
08:12
So, I want to see the stars
187
477000
2000
Assim sendo, eu quero observar as estrelas
08:14
that are as close to the center of the galaxy as possible.
188
479000
2000
que estão o mais próximas 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
Pois eu quero demonstrar que existe uma massa dentro da região mais pequena possível.
08:20
So, this means that I want to see a lot of detail.
190
485000
3000
Quer isto dizer que eu quero ver o máximo de detalhe.
08:23
And that's the reason that for this experiment we've used
191
488000
2000
E é por isso que, para esta experiência, usámos
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. Aloja dois telescópios
08:30
with a mirror 10 meters, which is roughly
194
495000
2000
com um espelho de 10 metros, o que corresponde aproximadamente
08:32
the diameter of a tennis court.
195
497000
2000
ao diâmetro de um campo de ténis.
08:34
Now, this is wonderful,
196
499000
2000
Isto é maravilhoso
08:36
because the campaign promise
197
501000
2000
porque a promessa promocional
08:38
of large telescopes is that is that the bigger the telescope,
198
503000
3000
dos telescópios grandes é que quanto maior o telescópio,
08:41
the smaller the detail that we can see.
199
506000
4000
maior o detalhe com que podemos ver.
08:45
But it turns out these telescopes, or any telescope on the ground
200
510000
3000
Mas afinal estes telescópios, ou qualquer telescópio ao nível do solo,
08:48
has had a little bit of a challenge living up to this campaign promise.
201
513000
4000
têm tido alguma dificuldade em fazer jus à promessa promocional.
08:52
And that is because of the atmosphere.
202
517000
2000
Tal acontece por causa da atmosfera.
08:54
Atmosphere is great for us; it allows us
203
519000
2000
A atmosfera é óptima para nós, permite-nos
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 um desafio para os astrónomos.
09:01
who want to look through the atmosphere to astronomical sources.
206
526000
4000
que querem ver através da atmosfera para as fontes astronómicas.
09:05
So, to give you a sense of what this is like,
207
530000
2000
Por isso, para terem uma ideia,
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 ribeiro.
09:11
Looking at the pebble on the bottom of the stream,
210
536000
2000
Olhando para o seixo no fundo do ribeiro,
09:13
the stream is continuously moving and turbulent,
211
538000
3000
o ribeiro está permanentemente em movimento e turbulento
09:16
and that makes it very difficult to see the pebble on the bottom of the stream.
212
541000
4000
tornando difícil ver o seixo no leito do ribeiro.
09:20
Very much in the same way, it's very difficult
213
545000
2000
Muito da mesma forma, é difícil
09:22
to see astronomical sources, because of the
214
547000
2000
ver as fontes astrológicas, 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
Por isso, passei grande parte da minha carreira a trabalhar para
09:29
to correct for the atmosphere, to give us a cleaner view.
217
554000
3000
corrigir o efeito da atmosfera e obter uma vista mais nítida.
09:32
And that buys us about a factor of 20.
218
557000
3000
Com isto ganhamos um factor de 20.
09:35
And I think all of you can agree that if you can
219
560000
2000
Penso que todos concordam que, se conseguirmos
09:37
figure out how to improve life by a factor of 20,
220
562000
3000
melhorar a vida num factor de 20,
09:40
you've probably improved your lifestyle by a lot,
221
565000
2000
provavelmente teremos melhorado bastante o nosso estilo de vida.
09:42
say your salary, you'd notice, or your kids, you'd notice.
222
567000
5000
Por exemplo, o vosso salário, ou os vossos filhos, dariam pela diferença.
09:47
And this animation here shows you one example of
223
572000
2000
Esta animação mostra-vos um exemplo das
09:49
the techniques that we use, called adaptive optics.
224
574000
3000
técnicas que usamos, a chamada óptica adaptativa.
09:52
You're seeing an animation that goes between
225
577000
2000
A animação que estão a ver alterna entre
09:54
an example of what you would see if you don't use this technique --
226
579000
3000
um exemplo do que veriam se não usarem esta técnica,
09:57
in other words, just a picture that shows the stars --
227
582000
3000
por outra palavras, apenas uma fotografia com estrelas.
10:00
and the box is centered on the center of the galaxy,
228
585000
2000
E a caixa está colocada ao centro da galáxia
10:02
where we think the black hole is.
229
587000
2000
onde pensamos que está o buraco negro.
10:04
So, without this technology you can't see the stars.
230
589000
3000
Sem esta tecnologia não conseguimos ver as estrelas.
10:07
With this technology all of a sudden you can see it.
231
592000
2000
Com esta tecnologia, de repente, conseguimos.
10:09
This technology works by introducing a mirror
232
594000
2000
Esta tecnologia funciona com a introdução de um espelho
10:11
into the telescope optics system
233
596000
2000
no sistema de óptica do telescópio
10:13
that's continuously changing to counteract what the atmosphere is doing to you.
234
598000
5000
que está sempre a mudar para contrariar o efeito da atmosfera.
10:18
So, it's kind of like very fancy eyeglasses for your telescope.
235
603000
4000
É como uns óculos muito sofisticados para o telescópio.
10:22
Now, in the next few slides I'm just going to focus on
236
607000
2000
Nos próximos diapositivos vou concentrar-me
10:24
that little square there.
237
609000
2000
naquele quadradinho ali.
10:26
So, we're only going to look at the stars inside that small square,
238
611000
2000
Vamos apenas olhar para as estrelas dentro daquele pequeno quadrado,
10:28
although we've looked at all of them.
239
613000
2000
apesar de já as termos visto a todas.
10:30
So, I want to see how these things have moved.
240
615000
2000
Quero ver como estes elementos se têm deslocado.
10:32
And over the course of this experiment, these stars
241
617000
2000
E no decorrer desta experiência, estas estrelas
10:34
have moved a tremendous amount.
242
619000
2000
deslocaram-se uma distância tremenda.
10:36
So, we've been doing this experiment for 15 years,
243
621000
2000
Temos vindo a fazer esta experiência desde há 15 anos
10:38
and we see the stars go all the way around.
244
623000
2000
e temos visto as estrelas dar a volta completa.
10:40
Now, most astronomers have a favorite star,
245
625000
3000
A maioria dos astrónomos 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 marcada ali em cima, a SO-2.
10:47
Absolutely my favorite star in the world.
247
632000
2000
Sem dúvida, a minha estrela favorita entre todas.
10:49
And that's because it goes around in only 15 years.
248
634000
3000
É a minha predilecta porque dá a volta em apenas 15 anos.
10:52
And to give you a sense of how short that is,
249
637000
2000
Para terem uma ideia do quão rápido isso é,
10:54
the sun takes 200 million years to go around the center of the galaxy.
250
639000
5000
o Sol demora 200 milhões de anos a dar a volta ao 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 e que estavam o mais próximas possível do centro
11:02
as possible, take 500 years.
252
647000
2000
da galáxia demoram 500 anos.
11:04
And this one, this one goes around in a human lifetime.
253
649000
4000
Esta dá a volta no decurso de uma vida humana.
11:08
That's kind of profound, in a way.
254
653000
2000
De certa forma, isto é um algo profundo.
11:10
But it's the key to this experiment. The orbit tells me
255
655000
2000
Mas é a chave da experiência. A órbita diz-me
11:12
how much mass is inside a very small radius.
256
657000
4000
a quantidade de massa no interior de um raio muito pequeno.
11:16
So, next we see a picture here that shows you
257
661000
3000
Em seguida vemos uma fotografia que vos mostra,
11:19
before this experiment the size to which we could
258
664000
2000
previamente a esta experiência, a dimensão à qual podíamos
11:21
confine the mass of the center of the galaxy.
259
666000
3000
confinar a massa no centro da galáxia.
11:24
What we knew before is that there was four million
260
669000
2000
O que sabíamos antes é que existia quatro milhões
11:26
times the mass of the sun inside that circle.
261
671000
3000
de vezes a massa do Sol no interior 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, existem muito mais coisas dentro daquele círculo.
11:31
You can see a lot of stars.
263
676000
2000
É possível ver muitas estrelas.
11:33
So, there was actually lots of alternatives
264
678000
2000
Efectivamente existiam muitas alternativas
11:35
to the idea that there was a supermassive black hole at the center of the galaxy,
265
680000
3000
à ideia de existir um buraco negro supermaciço no centro da galáxia
11:38
because you could put a lot of stuff in there.
266
683000
2000
porque era possível colocar muitas coisas ali.
11:40
But with this experiment, we've confined
267
685000
2000
Mas com esta experiência, confinámos
11:42
that same mass to a much smaller volume
268
687000
3000
a mesma massa a um volume muito menor
11:45
that's 10,000 times smaller.
269
690000
4000
que é 10 mil vezes mais pequeno.
11:49
And because of that, we've been able to show
270
694000
2000
Por este motivo, pudemos demonstrar
11:51
that there is a supermassive black hole there.
271
696000
2000
que existe um buraco negro supermaciço ali.
11:53
To give you a sense of how small that size is,
272
698000
2000
Para terem uma ideia de quão pequeno aquele espaço 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
de maneira que estamos a atafulhar 4 milhões de vezes a massa do Sol
12:01
into that small volume.
275
706000
2000
nesse pequeno volume.
12:03
Now, truth in advertising. Right?
276
708000
3000
Agora, a verdade na publicidade. Certo?
12:06
I have told you my job is to get it down to the Schwarzchild radius.
277
711000
3000
Disse-vos que a minha tarefa era reduzi-lo ao raio de Schwarzchild.
12:09
And the truth is, I'm not quite there.
278
714000
2000
A verdade é que ainda não cheguei aí.
12:11
But we actually have no alternative today
279
716000
2000
Mas efectivamente, hoje em dia não temos nenhuma alternativa
12:13
to explaining this concentration of mass.
280
718000
3000
que explique esta concentração de massa.
12:16
And, in fact, it's the best evidence we have to date
281
721000
3000
Na realidade, trata-se da melhor evidência que temos
12:19
for not only existence of a supermassive black hole
282
724000
2000
não só da existência de um buraco negro supermaciço
12:21
at the center of our own galaxy, but any in our universe.
283
726000
3000
no centro da nossa galáxia, mas de qualquer um no universo.
12:24
So, what next? I actually think
284
729000
3000
E o que se segue? Penso
12:27
this is about as good as we're going to do with today's technology,
285
732000
2000
que esta é a melhor teoria que teremos com a tecnologia actual,
12:29
so let's move on with the problem.
286
734000
2000
por isso, vamos avançar com o problema.
12:31
So, what I want to tell you, very briefly,
287
736000
2000
O que vos quero dizer, muito sucintamente,
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 face ao que podemos fazer hoje em dia
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 existe aí um buraco negro supermaciço.
12:43
And the fun phase of this experiment
293
748000
2000
E a fase divertida desta experiência
12:45
is, while we've tested some of our ideas
294
750000
3000
é que enquanto testamos algumas das nossas ideias
12:48
about the consequences of a supermassive black hole
295
753000
2000
acerca das consequências de um buraco negro supermaciço
12:50
being at the center of our galaxy,
296
755000
2000
no centro da nossa galáxia,
12:52
almost every single one
297
757000
2000
praticamente todas elas
12:54
has been inconsistent with what we actually see.
298
759000
2000
revelaram inconsistências com as nossas observações.
12:56
And that's the fun.
299
761000
2000
Aí é que começa o divertimento.
12:58
So, let me give you the two examples.
300
763000
2000
Deixem-me dar-vos dois exemplos.
13:00
You can ask, "What do you expect
301
765000
2000
Podem perguntar "O que esperar
13:02
for the old stars, stars that have been around the center of the galaxy
302
767000
2000
das estrelas antigas, as estrelas que estão junto do centro da galáxia
13:04
for a long time, they've had plenty of time to interact with the black hole."
303
769000
4000
há muito tempo e que tiveram muito tempo para interagir com o buraco negro."
13:08
What you expect there is that old stars
304
773000
2000
É de esperar que as estrelas antigas
13:10
should be very clustered around the black hole.
305
775000
2000
estejam muito juntas em torno do buraco negro.
13:12
You should see a lot of old stars next to that black hole.
306
777000
4000
Deveríamos ver muitas estrelas antigas junto deste buraco negro.
13:16
Likewise, for the young stars, or in contrast, the young stars,
307
781000
4000
Da mesma forma, esperar-se-ia o oposto das estrelas jovens,
13:20
they just should not be there.
308
785000
2000
não deveriam existir aí nenhumas.
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 uma creche estelar.
13:26
To get a star to form, you need a big ball of gas and dust to collapse.
310
791000
4000
Para formar uma estrela, é necessário que uma grande bola de gás e pó impluda.
13:30
And it's a very fragile entity.
311
795000
2000
E essa é uma entidade muito frágil.
13:32
And what does the big black hole do?
312
797000
2000
E o que faz o buraco negro?
13:34
It strips that gas cloud apart.
313
799000
2000
Ele desagrega essa nuvem de gás.
13:36
It pulls much stronger on one side than the other
314
801000
2000
Puxa com muito mais força de um lado do que do outro
13:38
and the cloud is stripped apart.
315
803000
2000
e a nuvem é desfeita.
13:40
In fact, we anticipated that star formation shouldn't proceed in that environment.
316
805000
3000
De facto, previmos que a formação de estrelas não deveria ocorrer nesse ambiente.
13:43
So, you shouldn't see young stars.
317
808000
2000
Por isso, não deveríamos ver estrelas jovens.
13:45
So, what do we see?
318
810000
2000
E o que é que vemos?
13:47
Using observations that are not the ones I've shown you today,
319
812000
2000
Recorrendo a observações diferentes das que vos mostrei hoje,
13:49
we can actually figure out which ones are old and which ones are young.
320
814000
3000
podemos mesmo distinguir as estrelas antigas das jovens.
13:52
The old ones are red.
321
817000
2000
As antigas são vermelhas.
13:54
The young ones are blue. And the yellow ones, we don't know yet.
322
819000
3000
As jovens são azuis e as amarelas ainda não sabemos.
13:57
So, you can already see the surprise.
323
822000
2000
Podem portanto 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
E uma abundância de estrelas jovens, o exacto oposto das nossas previsões.
14:05
So, this is the fun part.
326
830000
2000
Por isso é que esta é a parte divertida.
14:07
And in fact, today, this is what we're trying to figure out,
327
832000
2000
É isto mesmo que hoje em dia estamos a tentar entender,
14:09
this mystery of how do you get --
328
834000
2000
o mistério desta configuração,
14:11
how do you resolve this contradiction.
329
836000
2000
como resolvemos esta contradição.
14:13
So, in fact, my graduate students
330
838000
2000
É por isso que os meus alunos
14:15
are, at this very moment, today, at the telescope,
331
840000
4000
estão neste preciso momento agarrados ao telescópio
14:19
in Hawaii, making observations to get us
332
844000
3000
no Havai, a fazer observações que
14:22
hopefully to the next stage,
333
847000
2000
esperamos, nos levem à fase seguinte,
14:24
where we can address this question
334
849000
2000
na qual podemos resolver esta questão
14:26
of why are there so many young stars,
335
851000
2000
de porque é que existem tantas estrelas jovens
14:28
and so few old stars.
336
853000
2000
e tão poucas antigas.
14:30
To make further progress we really need to look at the orbits
337
855000
2000
Para podermos progredir mais, temos de olhar para as órbitas
14:32
of stars that are much further away.
338
857000
2000
das estrelas que estão muito mais distantes.
14:34
To do that we'll probably need much more
339
859000
2000
Para fazermos isso provavelmente precisaremos
14:36
sophisticated technology than we have today.
340
861000
2000
de tecnologia muito mais sofisticada do que a que temos hoje.
14:38
Because, in truth, while I said we're correcting
341
863000
2000
Porque, na verdade, quando digo que estamos a corrigir
14:40
for the Earth's atmosphere, we actually only
342
865000
2000
o efeito da atmosfera da Terra, estamos apenas
14:42
correct for half the errors that are introduced.
343
867000
2000
a corrigir metade dos erros introduzidos.
14:44
We do this by shooting a laser up into the atmosphere,
344
869000
3000
Fazemos isto disparando um raio laser para a atmosfera
14:47
and what we think we can do is if we
345
872000
3000
e o que pensamos poder fazer é
14:50
shine a few more that we can correct the rest.
346
875000
2000
disparar mais alguns de forma a corrigir o resto.
14:52
So this is what we hope to do in the next few years.
347
877000
2000
É isso que esperamos fazer nos próximos anos.
14:54
And on a much longer time scale,
348
879000
2000
Numa escala temporal muito maior,
14:56
what we hope to do is build even larger telescopes,
349
881000
3000
o que esperamos fazer é construir telescópios ainda maiores,
14:59
because, remember, bigger is better in astronomy.
350
884000
3000
lembrem-se, que na astronomia quanto maior melhor.
15:02
So, we want to build a 30 meter telescope.
351
887000
2000
Queremos assim 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 poder 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 poder testar algumas das
15:11
Einstein's theories of general relativity,
355
896000
3000
teorias de Einstein sobre a relatividade geral e
15:14
some ideas in cosmology about how galaxies form.
356
899000
3000
algumas ideias de cosmologia sobre como as galáxias se formam.
15:17
So, we think the future of this experiment
357
902000
2000
Pensamos, por isso, que o futuro desta experiência
15:19
is quite exciting.
358
904000
3000
é extremamente estimulante.
15:22
So, in conclusion, I'm going to show you an animation
359
907000
2000
Por isso e para concluir, vou mostrar-vos uma animação
15:24
that basically shows you how these
360
909000
2000
que basicamente mostra como estas
15:26
orbits have been moving, in three dimensions.
361
911000
3000
órbitas se têm deslocado em três dimensões.
15:29
And I hope, if nothing else,
362
914000
2000
E espero que, pelo menos,
15:31
I've convinced you that, one, we do in fact
363
916000
2000
vos tenha convencido de que temos, de facto,
15:33
have a supermassive black hole at the center of the galaxy.
364
918000
3000
um buraco negro supermaciço no centro da galáxia.
15:36
And this means that these things do exist in our universe,
365
921000
3000
Significando isto que tais coisas existem no nosso Universo
15:39
and we have to contend with this, we have to explain
366
924000
2000
e que temos de discutir, temos de explicar
15:41
how you can get these objects in our physical world.
367
926000
3000
a presença destes objectos no nosso mundo físico.
15:44
Second, we've been able to look at that interaction
368
929000
3000
Em segundo lugar, pudemos observar esta interacção
15:47
of how supermassive black holes interact,
369
932000
3000
em como os buracos negros supermaciços interagem
15:50
and understand, maybe, the role in which they play
370
935000
4000
e tentar compreender o papel que eles desempenham
15:54
in shaping what galaxies are, and how they work.
371
939000
3000
na modelação do que são as galáxias e como elas funcionam.
15:57
And last but not least,
372
942000
2000
E por último,
15:59
none of this would have happened
373
944000
2000
nada disto 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.
375
949000
2000
conseguido na área da tecnologia.
16:06
And we think that this is a field that is moving incredibly fast,
376
951000
4000
Pensamos que se trata de um campo em franco desenvolvimento
16:10
and holds a lot in store for the future.
377
955000
3000
e que reserva muitas surpresas para o futuro.
16:13
Thanks very much.
378
958000
2000
Muito obrigada.
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