Física de Buracos Negros

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Informações: acm@acm-itea.org

Neste colóquio, será feita uma rapidíssima revisão da história da Física de Buracos Negros, desde seus primórdios há mais de 100 anos atrás, passando, obviamente, pelos avanços teóricos dos anos 60 que garantiram a R. Penrose 50% do recente Prêmio Nobel de Física de 2020, até chegarmos finalmente às notáveis observações diretas, destacando-se os trabalhos de Reinhard Genzel e Andrea Ghez sobre o buraco negro no centro da nossa Via Láctea, os quais lhes garantiram a outra metade do Prêmio Nobel, e a já famosa “fotografia” do buraco negro na galáxia Messier 87, a incríveis 53 milhões de anos luz do nosso planeta Terra, obtida pelo consórcio Event Horizon Telescope (EHT).

Vivemos atualmente o que já se denomina como a nova “era áurea” dos buracos negros, certamente uma das previsões mais fascinantes da Relatividade Geral de Einstein.

Todos esses pontos serão discutidos de maneira clara e mais elementar possível, na esperança de que todos possam apreciar esses fantásticos resultados nesta nossa época realmente notável para a Física.

Evolução Histórica

A história dos buracos negros remonta ao início do século XX, quando Albert Einstein desenvolveu sua teoria da relatividade geral. A partir de então, os cientistas começaram a se interessar pelo estudo das singularidades, pontos onde a gravidade se torna infinitamente forte. Foi nesse contexto que os buracos negros foram descobertos e começaram a ser estudados.

Os primeiros estudos teóricos sobre buracos negros foram feitos por Karl Schwarzschild em 1916. Ele derivou uma solução para as equações de campo de Einstein que descrevia uma região do espaço onde a gravidade era tão forte que nada, nem mesmo a luz, poderia escapar dela. Essa região foi chamada de horizonte de eventos, e o objeto que a causava foi chamado de buraco negro.

Na década de 1960, Stephen Hawking e Roger Penrose estudaram as propriedades dos buracos negros com base na teoria da relatividade geral e na física quântica. Eles mostraram que os buracos negros não são totalmente negros, mas emitem radiação térmica, conhecida como radiação Hawking. Isso levou a uma nova compreensão dos buracos negros como objetos termodinâmicos, com temperatura e entropia.

Nos anos seguintes, os astrônomos começaram a detectar evidências indiretas da existência de buracos negros. Eles observaram estrelas que orbitavam em torno de objetos invisíveis, cuja massa era tão grande que só poderia ser explicada pela presença de um buraco negro. Outras evidências vieram de galáxias que apresentavam núcleos ativos, onde a matéria é aquecida até altas temperaturas antes de ser consumida pelo buraco negro central.

Nos últimos anos, a tecnologia avançou e permitiu aos astrônomos observar diretamente os buracos negros. Em 2019, a equipe do projeto Event Horizon Telescope divulgou a primeira imagem de um buraco negro, localizado no centro da galáxia M87. A imagem mostrava um anel de luz brilhante em torno de uma região escura, correspondente ao horizonte de eventos do buraco negro.

Hoje, os buracos negros são objetos de intensa pesquisa em diversas áreas da física, da astrofísica à física de partículas. Eles são considerados fundamentais para a compreensão do universo em escalas extremas, como as regiões próximas aos horizontes de eventos, onde a relatividade geral e a física quântica se encontram.

Ao longo da história dos buracos negros, vários cientistas contribuíram para a compreensão desses objetos. Além de Schwarzschild, Hawking e Penrose, podemos destacar nomes como John Wheeler, que cunhou o termo “buraco negro”, Subrahmanyan Chandrasekhar, que estudou a estabilidade dos buracos negros, e Roy Kerr, que desenvolveu uma solução exata para a relatividade geral que descrevia buracos negros giratórios.

Em resumo, a história dos buracos negros é uma história de descobertas e desafios teóricos e experimentais. Desde a sua descoberta teórica por Schwarzschild até a sua observação direta em 2019, os buracos negros têm sido objeto de intensa pesquisa e estudo por uma ampla variedade de cientistas e pesquisadores em todo o mundo. A compreensão dos buracos negros continua a evoluir, e esses objetos misteriosos continuam a desafiar nossas noções existentes de física e do universo como um todo. É provável que o estudo dos buracos negros continue a ser uma área ativa de pesquisa por muitos anos no futuro, e novas descobertas e teorias podem surgir à medida que nossa compreensão desses objetos cresce e se desenvolve ainda mais.

Nota: Parte do texto foi produzida em sinergia com IA.

Alberto Saa

Bacharel (1989), Mestre (1992) e Doutor (1994) em Física pela Universidade de São Paulo, é Professor Titular do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica da UNICAMP.

Ex-Membro Associado do Abdus Salam International Center for Theoretical Physics (ICTP), Trieste, Itália. Passou longos períodos como pesquisador/professor visitante nas Universidades de Santiago de Compostela (USC), Barcelona (UB), Zaragoza (UNIZAR) e Valência (UV), na Freie Universität Berlin (FU) e na Université Libre de Bruxelles (ULB ).

Também tem visitado regularmente o California Institute of Technology (Caltech), parceiro na (antiga) US-Brazil Control and Dynamical System Alliance.

Comentários

Assunto muito envolvente. O prof Alberto foi brilhante na exposição do assunto, um gostinho de queremos mais. (Aguinaldo Antonio Rodrigues)

Excelente palestra, pois o assunto é muito interessante. Parabéns professor Alberto. (Aristoteles Maia Neto )

Muito bom o evento. Estimo mais eventos envolvendo física, astronomia e computação, pois todos temos a matemática presente. Foi arretado!!! Parabéns. (Claudio Roberto Barrozo da Silva)

Que assunto interessante! A matemática como uma fiel aliada da Física e da Ciência de modo geral. (Débora Pereira da Silva Moura)

Foi uma palestra incrível! (Edilson de Araújo Júnior )

Palestra muito construtiva! (Erick Lucas Correia Cordeiro )

Ótima apresentação do professor Saa. (Erickson Cristiano dos Santos)

Parabéns pela excelente palestra. Tema muito instigante e interessante. (Flávio Maximiano da Silva Rocha)

Buraco Negro é um fenômeno fascinante e a palestra de hoje foi espetacular!! (Francisco Isidro Pereira)

muito bom. (Gabriel Cavalcante de Carvalho)

Parabéns! (Hailton David Lemos)

Excelente tema e apresentação. (Ivanildo da Cunha Ximenes)

Gostaria de agradecer a ACM pela oportunidade de ter participado da palestra. (Jefte Dodth Telles Monteiro)

Ótima palestra. (José Jânio Ferreira dos Santos )

Obrigado (Lucas Freitas de Aguiar )

Palestra fantástica! Certamente o tema “buracos negros” é fascinante e ao mesmo tempo complexo. Neste encontro tivemos a oportunidade de compreender um pouco mais destes objetos de forma simples e acessível. (Lucas Ribeiro da Silva)

Palestra muito esclarecedora sobre as dúvidas o que vem a ser um buraco negro, mesmo para os mais leigos e iniciantes no assunto. Sobre Escher para mim foi muito interessante sobre o que o professor falou. Cada vez mais fico muito honrosa em participar das palestras. (Lucia dos Santos Bezerra de Farias)

Excelente palestra (Magno de Menezes Rocha)

Excelente palestra. Muito interessante toda a discussão acerca desse tema. Parabéns para o palestrante.  (Maria Luiza da Silva Chamarelli Santos)

Ótimo! (Matheus Gabriel da Silva)

A Física de Buracos Negros é um tema muito fascinante. Palestra sensacional. (Mauricio Barbosa de Freitas)

Excelente apresentação (Maximiliano Bevilaqua Esper)

A cada final de semana, a ACM se superando! Parabéns pelo convidado e pelo tema! (Maxwell Gonçalves Araújo)

Excelente palestra!  (Maylla Sousa Cruz de Aguiar)

Excelente momento, parabéns, ao palestrante e professor Alberto Sá sobre as reflexões esse processo, pois novas aprendizagens significativas e experiências positivas. Minha gratidão a ACM e ao professor Acelino. (Miron Menezes Coutinho)

Excelente palestra, parabéns ao prof. Alberto Saad! (Rosa Elvira Quispe Ccoyllo)

Aluno cursando o 3º ano do curso de Eng. Elétrica do IME. Palestra fenomenal!!! (Ruan de Sousa Montenegro)

Excelente apresentação!  (Willames Wiclef Alves da Silva)