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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 about black holes that I would 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 a broad spectrum of readers.

For readers with high-school or higher education

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

For kids

In-depth books without math

For those wanting to go deeper, without falling inside the event horizon. I would especially recommend the books below for physics, math or engineering undergraduate students.

  • 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.
  • 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 (he eventually got a Nobel prize for LIGO). Thorne gives a lot of historical details about the development of the theory of black holes and their observations.

Recent developments: Gravitational waves and the first image of a black hole

  • Black hole blues and other song. Janna Levin. I have to say this book was a ton of fun to read! This is a required reading for anybody wanting to understand the history of LIGO and the quest for gravitational waves.
  • Einstein’s shadow. Seth Fletcher. A description of the challenges behind the Event Horizon Telescope, published before the first image of an event horizon was taken.

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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.

Qual é o buraco negro mais próximo da Terra?

Recentemente fui entrevistado pela Revista Galileu e a pergunta era

“qual é o buraco negro mais próximo da Terra?”

Estimamos que existam centenas de milhões de buracos negros estelares — cuja massa é cerca de dez vezes maior que a massa do nosso Sol — espalhados na Nossa Galáxia, que foram criados devido à morte de estrelas suficientemente massivas. Por diversas razões, só conseguimos observar e estudar com cuidados uma fração minúsculas destes buracos negros, algumas dezenas deles. Os buracos negros estelares na nossa galáxia geralmente estão localizados em sistemas binários, nos quais uma estrela e o buraco negro “dançam” um ao redor do outro num balé frenético.

Dos buracos negros estelares que conhecemos, o mais próximo atualmente chama-se V616 Monocerotis e está situado a aproximadamente 3000 anos-luz de distância. O “monocerotis” do nome explica-se pelo fato deste objeto estar localizado na direção da constelação de unicórnio (monoceros em grego). Estima-se que a massa deste buraco negro esteja no intervalo 9-13 massas solares.

Não se preocupem: não corremos o perigo de cair neste buraco negro. Como falei na entrevista, só correríamos um sério perigo de cair neste buraco negro se chegássemos a uma distância de algumas centenas de quilômetros que é a distância de “atração fatal” neste caso e pode ser calculada usando a teoria da relatividade geral. Para se ter noção, um ano-luz corresponde a cerca de 9 trilhões de quilômetros! Ou seja, estamos a uma distância muito segura para contemplar V616 Monocerotis usando os nossos telescópios aqui na Terra.

Pergunte a um astrônomo: Fusão de buracos negros supermassivos

Recebi uma pergunta sobre a fusão de buracos negros supermassivos que é muito interessante (“pergunte a um astrônomo”, IAG USP):

Partindo da ideia de que dois buracos negros supermassivos podem se colidir e fundirem em um único, pergunto: Caso isso acontecesse isso perturbaria a estrutura do espaço-tempo ao redor do evento certo? Caso houvesse um quasar que fosse alimentado por um desses buracos negros que se colidiram ele poderia aumentar o grau de perturbação deste evento caso entrasse no horizonte de evento do buraco negro originado?

Sim, a fusão de dois buracos negros perturba violentamente o espaço ao seu redor, através da geração de intensas ondas gravitacionais, num agitado balé gravitacional. Depois da fusão dos buracos negros, a geração de ondas gravitacionais intensas cessa e o que resta é um único buraco negro supermassivo cuja massa é a soma das massas dos dois buracos negros anteriores. Correspondentemente, o raio do horizonte de eventos corresponde à soma dos raios dos buracos negros anteriores. Os astrônomos têm observado vários sistemas que são candidatos a “sistemas binários de buracos negros supermassivos” no universo, no centro de algumas galáxias.

Caso um quasar — que é um buraco negro supermassivo voraz no seu centro de uma galáxia, ativamente almoçando uma grande quantidade de gás (um rodízio de churrasco cósmico para o buraco negro) — entrasse em rota de colisão com o buraco negro formado no processo descrito no parágrafo acima, este processo geraria por si só um sistema binário de buracos negros que passaria novamente a gerar fortes ondas gravitacionais. Tal evento culminaria na fusão destes objetos e formação de um buraco negro ainda mais massivo.