Category Archives: Outreach

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

 

Participação no Canal Quem Explica / Youtube

Recentemente dei uma entrevista para o canal Quem Explica no youtube, falando sobre os conceitos científicos envolvidos na trama do filme Interestelar. O Diego Senise e a Carol Scavazzini fizeram uma excelente edição dos vídeos, que constam nos links abaixo.

  1. Parte 1: Premissa do filme Interestelar; teoria da relatividade geral; gravidade dos buracos negros
  2. Parte 2: O que é o tal de “espaço-tempo” na física?
  3. Parte 3: O que são anomalias gravitacionais na astrofísica, e o que isto tem a ver com Einstein, matéria escura e energia escura?
  4. Parte 4: Viagem a outras dimensões e o “tesseract” do filme
  5. Parte 5: “A matemática é a partitura do universo”: o poder das equações na física e alguns exemplos de equações da teoria da relatividade geral

 

Entrevista: surfando ondas gravitacionais, USP e NASA (podcast)

Já está no ar a entrevista que eu dei para o pessoal do podcast “Estourando a Bolha” do IAG USP. Foi uma entrevista superdivertida onde conversamos sobre astronomia, ondas gravitacionais, NASA e muitas outras coisas (inclusive astrologia).

O programa está dividido em três partes. Na primeira parte, conversamos sobre a diferença entre astronomia, astrofísica e astrologia. Depois conversamos sobre o ciclo de vida das estrelas e como surgem os buracos negros.

Na segunda parte, conversamos sobre o espaço e o tempo, e o que é a teoria da relatividade de Einstein. Expliquei o que são ondas gravitacionais, a recente observação destas ondas pelo LIGO e o que foi necessário para realizar esta importante descoberta.

Na terceira parte, contei um pouco da minha trajetória científica, desde a minha cidade natal — Passo Fundo, RS — até astrofísico na NASA e depois se tornar professor na USP. Também explico porque decidi retornar ao Brasil.

Vale a pena conferir a entrevista. E parabéns ao pessoal do Estourando a Bolha! Continuem fazendo bonito.

Ondas gravitacionais

Há algumas semanas, a ciência atingiu novos patamares. É o começo de uma verdadeira revolução na astronomia: a partir de agora, não estamos limitados a observar o universo usando somente a luz dos astros, neutrinos e raios cósmicos — agora podemos, literalmente, escutar a sinfonia do espaço-tempo criada pelo universo e através desta sinfonia entender os fenômenos mais misteriosos e violentos do cosmos.

Tudo isto graças a GW150914, que é o nome dado à primeira fonte de ondas gravitacionais observada diretamente na história. GW150914  que nos forneceu : a primeira detecção direta de uma fonte de ondas gravitacionais, através do experimento LIGO. A significância desta descoberta é enorme:

  • primeira observação direta das ondas gravitacionais (lembrando que já fizemos uma observação indireta das ondas gravitacionais através do decaimento da órbita de um sistema binário de pulsares)
  • primeira observação de um sistema binário de buracos negros
  • primeira observação de um sistema binário de buracos negros que sofreu coalescência

O artigo de descoberta, publicado na revista Physical Review Letters, é belíssimo. Recomendo fortemente a sua leitura às interessadas. Até onde eu sei, é a primeira vez que um artigo conseguiu tirar do ar os servidores da PRL. É claro que uma imensa cobertura da imprensa se seguiu à publicação do artigo, indo desde cartum no New Yorker, matéria no Fantástico até uma passagem no The Late Show.

Apesar de eu não trabalhar com ondas gravitacionais, fui entrevistado diversas vezes para falar um pouco sobre esta incrível descoberta e a sua importância. Abaixo, reuni algumas das declarações que eu tenho dado à imprensa sobre o assunto:

Ondas gravitacionais: Só o começo da verdade que está lá fora
USP Online (destaque). Feb. 2016

“O mais empolgante está por vir. Só começamos a escutar o espaço-tempo”
Carta Educação. Feb. 2016

Ondas gravitacionais detectadas vão mudar observação do universo(rádio). Reach: 68 million people
Agência RadioWeb. Feb. 2016

Para ficar na história: Ciência comprova existência das ondas gravitacionais
Ciência Hoje. Feb. 2016

Futurologia da minha parte: prevejo que esta descoberta vai render um prêmio Nobel nos próximos dois anos aos cientistas que lideraram o experimento LIGO.

 

 

Sugestões de livros sobre mecânica quântica e física de plasmas a nível de divulgação científica

Recentemente recebi um e-mail perguntando sugestões de livros de divulgação científica sobre mecânica quântica e física dos plasmas.

Sobre mecânica quântica, eu recomendaria os seguintes livros:

Estes livros são sensacionais e ensinam os conceitos básicos da MQ de maneira qualitativa e divertida. Há também uma lista bem legal de livros sugeridos pelo The Guardian.

Livros a nível de divulgação científica sobre física de plasmas são bem mais difíceis de encontrar. Eu recomendaria o livro “Gravity’s fatal attraction: black holes in the universe” dos renomados astrofísicos Mitchell Begelman e Martin Rees, que fala sobre os ambientes mais extremos do universo (que envolvem plasmas) perto dos buracos negros. De fato, eu recomendo este livro aos meus estudantes quando eles começam a aprender sobre o papel dos buracos negros no universo.

Futebol em Marte

O Daniel Lisboa do UOL me escreveu recentemente fazendo uma série de perguntas inusitadas para uma matéria que ele está escrevendo: como seria uma partida de futebol no planeta Marte? Eu achei as perguntas super interessantes e divertidas, e resolvi fazer algumas contas para descobrir como seria jogar uma pelada no planeta vermelho.

As minhas respostas às perguntas do Daniel constam abaixo. A matéria publicada você pode ler no UOL esporte.

Perguntas e respostas sobre futebol em Marte

Numa hipotética chegada do homem à Marte, quais seriam os empecilhos mais evidentes para “jogar uma pelada” por lá?
Marte não é um lugar amigável para os seres humanos. O planeta é muito frio, cheio de desertos e com pouquíssimo oxigênio. Se você aterrizasse com os seus amigos em Marte para jogar uma pelada, o principal problema é que a pressão atmosférica lá é muito menor que aqui na Terra (1%). Se você fosse de bermuda, chinelo e camiseta pra lá, em poucos minutos a sua pele iria se romper, os seus órgãos explodiriam e vocês sofreriam uma more rápida porém dolorosa. Como eu disse acima, Marte é não legal com os seres humanos.
Mas suponhamos que você e os seus companheiros usam um traje protetor de astronauta para jogar a pelada, dotado de um tanque de oxigênio.
Pode-se imaginar alguma maneira de lidar com a falta de gravidade?
A gravidade em Marte é menos da metade da gravidade na Terra (40%). Seria bastante complicado tentar contornar este problema.
Seria um futebol acrobático. Você dificilmente levaria tombos no planeta vermelho. Você conseguiria pular três vezes mais alto por lá. Em outras palavras, um passo dado em Marte rende 3x mais.
O ruim é que seria difícil manter a bola dentro do campo de futebol. Uma bola chutada em Marte alcançaria mais que o dobro da distância da mesma bola chutada na Terra. A baixa resistência do ar em Marte tornaria difícil certas jogadas que bons jogadores usam, por exemplo colocar giro na bola (na física este efeito é chamado de efeito Magnus).
Quais temperaturas os “peladeiros” enfrentariam? Já existe tecnologia (por exemplo, roupas especiais) para lidar com elas?
Fico com frio só de pensar. A temperatura média por lá é de -47 graus centígrados com uma máxima de -5 graus.
Sim, as roupas de astronautas foram projetadas para proteger contra estas baixíssimas temperaturas.
E a bola, iria requerer algum material especial? Uma bola “comum” suportaria as condições marcianas?
Infelizmente as nossas bolas de futebol seriam imprestáveis em Marte. Por quê? Uma bola de futebol normal provavelmente iria se rasgar em Marte, porque ela iria se expandir devido à pressão atmosférica muito mais baixa no planeta vermelho. O tecido da bola não iria aguentar.
Uma maneira de contornar este problema seria criar bolas de futebol feitas com tecidos muito mais resistentes. Estas bolas de futebol — aprovadas pela FIFA marciana — provavelmente seriam mais difíceis de chutar e mudariam completamente a dinâmica do jogo.
Que tipo de terreno os jogadores teriam de enfrentar? Será que dá para jogar bola nele?
A superfície de Marte é um grande deserto, coberto de pedra basáltica com uma camada de areia vermelha. E bastante acidentado, cheio de crateras. Seria difícil achar uma área “limpa” pra jogar uma pelada.
Jogar bola em Marte exigiria mais ou menos preparo fisico do que na Terra? É possível fazer essa comparação?
Um Messi marciano vai ter uma preparação física extremamente diferente de um terráqueo futebolístico e o tipo de jogo também vai ser bem diferente. Vai ser um jogo comparativamente chato em relação ao futebol terráqueo.
Vai ser necessário menos preparação física devido à gravidade reduzida. Como o jogador vai ter que jogar bola com um traje de astronauta que não permite muita agilidade, o jogo vai ser menos ágil, mais lento. A importância do posicionamento e precisão dos passes vai ser muito maior que aqui na Terra.
 Por fim, como astronautas fazem para se manter ativos em longas viagens espaciais? Imagino que eles chegariam em Marte com defasagem muscular, não?
Vão ser necessários muitos exercícios físicos e fisioterapia durante a viagem. Existem aparelhos de ginástica especiais para que os astronautas se mantenham em forma. Por exemplo, esteiras e pesos especiais. Provavelmente vai haver um pouco de defasagem muscular.

Links interessantes sobre o assunto

Football in Mars: a lesson in creative thinking | astrobites

Staying fit in space | NASA

The physics of kicking a soccer ball

Projectile motion app

Comparação entre as propriedades dos planetas Terra e Marte | WolfraAlpha

Leia também sobre conceitos fascinantes do movimento de projéteis: horizontal range, drag force (wikipedia)