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Professor of Astrophysics, Universidade de Sao Paulo

Comentário para Revista Pesquisa FAPESP sobre evidência de buracos negros estelares na região central da Via Láctea

A seguir, reproduzo o comentário que dei para a Revista Pesquisa FAPESP sobre a descoberta de potencialmente centenas de buracos negros estelares na região central da Nossa Galáxia, publicado recentemente na Nature.

Pesquisa FAPESP: O centro das galáxias seriam os melhores lugares para detectar um “enxame” de buracos negros como esse? Se sim, por que motivo?

Sim. Há mais de dez anos foi previsto que a região central da galáxia teria, usando o seu termo, um enxame de buracos negros estelares, com masses de cerca de 10 massas solares. De fato, a previsão é de que haveriam milhares destes buracos negros estelares no parsec central. O motivo é que há uma grande quantidade de estrelas massivas nesta região da galáxia, que deram origem a buracos negros. Devido a um efeito chamado fricção dinâmica na astrofísica—que é puramente gravitacional—objetos mais massivos que estão se movendo em meio a astros menos massivos tendem a perder momentum e caem para a região central da galáxia. O mesmo fenômeno explica porque buracos negros supermassivos habitam o centro das galáxias. Devido à fricção dinâmica, os buracos negros estelares acabam migrando para as partes centrais da galáxia.

 

Pesquisa FAPESP: Seria possível “fotografar” esses buracos negros em algum comprimento de onda?
Imagear não é possível, pois eles têm um horizonte de eventos pequeno—diâmetro de ~60 km—a distâncias maiores que 1 kpc. Um instrumento capaz de fotografar estes buracos negros deveria ser capaz de resolver um objeto de 1000 nm na superfície da Lua. Impossível com a tecnologia atual. Nem mesmo imagear os discos de acreção destes buracos negros estelares é possível.
Pesquisa FAPESP: Como eles foram detectados e o que sua distribuição espacial revela? é provável que eles colidam num futuro próximo? [considerando a escala de tempo necessária para que esse tipo de evento cósmico ocorra]
A evidência da sua presença se deve à detecção de raios X—neste caso fótons com energias entre 2 e 8 keV. O estudo em questão encontrou evidência de muitas fontes pontuais de  raios X a uma distância menor que 1 pc do centro da Nossa Galáxia; tais fontes são caracterizadas por um espectro de radiação eletromagnética chamado de “espectro não-térmico”, o que naturalmente é produzido pelo gás acelerado e super-aquecido no disco de acreção ao redor de buracos negros. Por este motivo elas são fortes candidatas a buracos negros estelares. 
 
É improvável que eles colidam num futuro próximo pois tais processos podem demorar muito tempo até a colisão final—potencialmente centenas de milhões a bilhões de anos. Mas quem sabe temos sorte e exista um sistema binário de buracos negros próximo de se fundir? As ondas gravitacionais emitidas por tal fenômeno gerariam uma forte detecção com LIGO-Virgo.
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Participação no Jornal Band News: Colisão de estrelas de nêutrons

Ontem à noite, participei do Jornal Band News contando a importância da grande descoberta astronômica sobre a colisão das duas estrelas de nêutrons.

Foi um momento histórico, o início da era da astronomia dos multi-mensageiros: observação de ondas gravitacionais e luz vindos de uma mesma fonte astronômica! E a resposta ao mistério da origem dos elementos mais pesados que o ferro da tabela periódica.

Espero que tenha passado os principais aspectos da descoberta, ressaltando a participação de muitos astrônomos no Brasil em vários estados—RN, RJ, SP, SC e SE—e em várias instituições—INPE e UFRN (times do LIGO/VIRGO), e USP, ON, UFRJ, UFSE e UFSC (contrapartida eletromagnética).

Agora tem o trabalho—prazeroso diga-se de passagem—de ler os vários artigos publicados sobre o evento. Foram mais de sessenta artigos publicados no PRL, ApJL, Nature e Science, reportando os resultados das análises das ondas gravitacionais e observações eletromagnéticas desde rádio até raios gama.

Oportunidade de iniciação científica: computação de alto desempenho

Procuro aluno(a)s interessado(a)s em Iniciação Científica em computação de alto desempenho aplicada à astrofísica. O projeto consiste em acelerar ray tracing ao redor de buracos negros—a la Interestelar—usando GPUs.

Requisitos:

  • Cursar ciência da computação, engenharia elétrica ou matemática aplicada
  • Conforto com a linguagem C
  • Conhecimentos básicos–ou forte interesse–em otimização e paralelização
  • Pontos extras: noções de programação em GPUs (OpenCL ou CUDA)

Aluno(a)s interessado(a)s favor contatar o Prof. Rodrigo Nemmen, anexando o histórico escolar.

Schnittman black hole accretion
Simulação numérica de acreção a um buraco negro. Crédito: J. Schnittman.

cartaz IC computacao

Books about black holes to the interested layman

One question I get often is:

What books on the topic of black holes would you suggest as a starting point for interested readers without specialized knowledge of physics and math?

I interpret this question as: what books would I suggest for people who are not pursuing physics or math as a career or taking a physics/math undergraduate course? Luckily, there are many lovely books for broad spectrum of readers.

For readers with high-school or higher education

  • Black holes. Heather Couper & Nigel Henbest. This book is fantastic and gives a lucid, accurate description of black holes, their features and role in the cosmos. Plus, it is full of awesome illustrations. Unfortunately, it is out of print.
  • Black holes and time warps. Kip Thorne. A classic, must-read book for anybody wanting an in-depth account of the history of black holes and the main discoveries until the mid-nineties. Written by one of the leaders in the field and one of the pioneers of the LIGO observatories. This might be a bit tiring if you are not really interested in black holes
  • Black Hole: How an Idea Abandoned by Newtonians, Hated by Einstein, and Gambled on by Hawking Became Loved. Marcia Bartusiak. Disclaimer: I haven’t read this one, but it came highly recommended.

If you are interested in a more “apocalyptic” take on black holes and their destructive power, check these books out:

For kids

For physics undergrads

For those wanting to go deeper, without falling inside the event horizon.

  • Gravity’s fatal attraction: Black holes in the universe. Mitchell Begelman & Martin Rees. For the undergrads that come to me interested in doing a undergraduate research project on black holes, I always recommend to read a couple of chapters from this book. Clear, non-technical description of black hole astrophysics, getting into a bit more detail than other expositions on the subject.
  • Exploring black holes: Introduction to general relativity. Edwin Taylor & John Wheeler. Appropriate for first or second year undergraduates in physics, math or engineering. Very basic introduction to the general theory of relativity
  • Gravity: An introduction to Einstein’s general relativity. James Hartle. This a standard introduction to general relativity for physics undergrads. It explores the effects of black hole spacetimes on particle orbits and light rays. Contains heavy math

Miscellaneous recommendations

Recommended reading on gravitational waves and the history of LIGO: Black hole blues and other song. Janna Levin. What a fun read this was! This is a required reading for anybody wanting to understand the history of LIGO and the quest for gravitational waves.


 

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Atingindo o impossível: A primeira fotografia de um buraco negro

No dia 26 de Abril às 18h apresentarei a palestra do evento Convite à Física no IF USP. Originalmente iria falar sobre os “13 maiores mistérios cósmicos” que é um assunto super interessante é claro. Porém, dados desenvolvimentos recentes muito empolgantes na astronomia, resolvi mudar o assunto da palestra.

A minha palestra vai ser “Atingindo o impossível: A primeira fotografia de um buraco negro”. Com toda a hype que está acontecendo ao redor do Event Horizon Telescope, resolvi falar sobre este assunto, que diga-se de passagem também é um grande mistério cósmico.

Mais informações logo abaixo.


 

Atingindo o impossível: A primeira fotografia de um buraco negro

Rodrigo Nemmen / IAG USP

Em 12 de Abril, um time internacional de astrônomxs apontou um observatório do tamanho do planeta Terra—o Event Horizon Telescope—para o centro da Nossa Galáxia, com o objetivo de obter a primeira fotografia de um horizonte de eventos: a misteriosa fronteira de um buraco negro da qual nada consegue escapar. Nesta palestra, falarei sobre esta incrível aventura científica e de como ela pode abrir novos horizontes na nossa compreensão da gravidade.

Palestra no Convite à Física, IF USP

Local: Auditório Abrahão de Moraes, Instituto de Física da USP

Quando: 26 de Abril, Quarta-feira, 18h

divulgacao
Crédito da imagem: M. Moscibrodzka, T. Bronzwaer, H. Falcke / Radboud University