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O Prêmio Nobel de Física recompensa estudos sobre buracos negros

Publicado em 07 outubro 2020

Por Marcos Pivetta | Revista Pesquisa FAPESP

Por enquanto, o Prêmio Nobel de Física é concedido a cientistas cujas pinturas levaram a uma maior compreensão da carta e do funcionamento do Universo. Em 2019, os vencedores foram pesquisadores que estudaram o design e a história da Cosmo. e descobriu o primeiro exoplaneta. Agora, o louro reconhece as pinturas de um trio de astrofísicos que estudaram um dos maiores elementos misteriosos do Universo: buracos negros, regiões de áreas incrivelmente densas, que por seu enorme campo gravitacional a matéria que os cerca. A luz não escapa desses elementos (daí o nome).

Nas palavras da Academia Real sueca de Ciências, que concede a honraria, parte do Prêmio Nobel de 2020 foi concedido ao físico matemático britânico Roger Penrose, 89, da Universidade de Oxford, “pela descoberta de que a formação de buracos negros é um poderoso problema físico que prevê a teoria da relatividade geral “através de Albert Einstein (1879-1955). Embora tenha especulado sobre o estilo de vida dos buracos negros, Einstein morreu convencido de que esses elementos excessivos merecem não existir. Penrose usou novos conceitos matemáticos para examinar o fator e, em um trabalho de janeiro de 1965, estabeleceu a base teórica recentemente aceita para a formação e o lar dos buracos negros.

A outra parte do Prêmio Nobel foi dividida entre dois astrofísicos observacionais líderes de grupos de estudo rivais: German Reinhard Genzel, 68, diretor do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching, Alemanha, e um professor da Universidade da Califórnia em Berkeley. ESTADOS UNIDOS; e a americana Andrea Ghez, 55, da University of California, Los Angeles (UCLA). De acordo com a Royal Academy, o prêmio foi ‘pela descoberta de um objeto compacto supermassivo no meio de nossa galáxia’, o Buraco Negro de Sagitário A “Estou muito feliz e incrivelmente honrado”, disse Ghez ao site de notícias Ucla. Ela foi a quarta mulher a ganhar o Prêmio Nobel de Física em quase 120 anos de prêmios. Anteriormente, os vencedores foram a polonesa Marie Curie, uma mulher francesa naturalizada em 1903, uma americana naturalizada alemã Maria Goeppert Mayer em 1983 e a canadense Donna Strickland em 2018. Os três vencedores receberão uma porcentagem de um prêmio em dinheiro de aproximadamente 1,1 milhões de dólares, dependendo do peso dado à sua contribuição por meio da academia.

A singularidade de Penrose Antes de Penrose, vários físicos tentaram formar os mecanismos anteriores que só podem formar buracos negros. Em 1916, meses após a publicação da teoria da relatividade geral, o alemão Karl Schwarzschild (1873-1916) foi o primeiro a contribuir para o debate, ele mostrou como uma concentração gigante de massas gigantes dobraria o espaço-tempo, como previsto pela teoria de Einstein. No final da década de 1930, o físico americano Robert Oppenheimer (1904-1967) calcupast porque a caverna em uma estrela gigante, várias vezes maior que a do Sol, pode gerar um buraco negro. Quando ele ficou sem combustível, a estrela explodiu como uma supernova e encolheu tanto que sua gravidade atraiu tudo em seu entorno.

As discussões esfriaram até o início da década de 1960, quando foi mostrado que uma nova elegância de objetos estelares, quasares, emitia radiação apenas na radiofrequência e poderia, em teoria, abrigar buracos negros. “Até o início do trabalho de Penrose, os físicos russos suspeitavam que somente se o naufrágio fosse simétrico esférico, uma singularidade moldaria o interior do buraco negro”, comentou o físico George Matsas, do Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp). “Mas nada na natureza é precisamente simétrico, há imperfeições. “

Penrose propôs soluções matemáticas, tiradas da topologia geométrica, que mostraram que os buracos negros têm uma singularidade interna, independentemente de como entram em colapso, e trouxe o conceito de singularidade gravitacional como um componente essencial do centro desses objetos misteriosos. uma fronteira onde toda a legislação da natureza entra em colapso e o espaço-tempo termina. É o meio da cavidade negra onde todas as cortinas capturadas vão.

A contribuição de Genzel e Ghez é mais tarde do que a de Penrose e alguma outra ordem, na caixa de observação. A partir de meados da década de 1990, esses dois astrofísicos começaram a ler metade da Via Láctea, que está indo em direção à constelação de Sagitário, telescópios terrestres gigantes, como os do Observatório Keck, no Havaí, e do Very Large Telescope (VLT), no Chile. Do centro da Via Láctea vem uma forte emissão de ondas de rádio chamada Sagitário A. Ao redor deste centro galáctico, as estrelas da Rotação da Via Láctea: Primeiro, Genzel e Ghez mediram a velocidade das estrelas movendo-se perto do centro da galáxia e descobriram que a única explicação crível para suas órbitas era o estilo de vida de um buraco negro no meio da Via Láctea.

Em Sagitário A, uma região da galáxia de comprimento semelhante à do sistema solar, uma massa equivalente a quatro milhões de sóis é tão comprimida que sua gravidade ajusta particularmente a velocidade e a trajetória do movimento de estrelas próximas à Terra. Em outras palavras, Sagitário A é um enorme buraco negro no centro da Via Láctea, um tipo de objeto que terá que existir dentro das galáxias máximas. “Por mais de duas décadas, os grupos Genzel e Ghez acompanham o movimento de estrelas como a S2”, explica o astrofísico Rodrigo Nemmen, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP). “Essas medidas foram a evidência máxima produtiva dos estilos de vida das cavidades negras até os estilos de vida das ondas gravitacionais em 2015, o Observatório Ligo. Também previstas por Einstein, as ondas gravitacionais são o resultado da fusão dos buracos negros e cederam o Prêmio Nobel de Física de 2017 a um trio de pesquisadores.

 

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