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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 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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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.