What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Tradutor: Leonardo Vescovi Revisor: Gustavo Rocha

1.3 billion years ago,

Há 1,3 bilhão de anos,

in a distant, distant galaxy,

em uma galáxia muito distante,

two black holes locked into a spiral,

dois buracos negros uniram-se em uma espiral,

falling inexorably towards each other

caindo inexoravelmente na direção um do outro,

and collided,

e colidiram,

converting three Suns' worth of stuff

convertendo matéria proporcional a três Sóis

into pure energy in a tenth of a second.

em pura energia em um décimo de segundo.

For that brief moment in time,

Durante aquele breve momento no tempo,

the glow was brighter than all the stars

o brilho foi mais intenso que todas as estrelas

in all the galaxies

em todas as galáxias

in all of the known Universe.

de todo Universo conhecido.

It was a very

Foi um grande

big

Big

bang.

Bang.

But they didn't release their energy in light.

Mas eles não liberaram sua energia em forma de luz.

I mean, you know, they're black holes.

Afinal, são buracos negros, não é mesmo?

All that energy was pumped into the fabric of space and time itself,

E toda aquela energia foi bombeada para o tecido do próprio espaço-tempo,

making the Universe explode in gravitational waves.

preenchendo o Universo com ondas gravitacionais.

Let me give you a sense of the timescale at work here.

Permitam-me situá-los no tempo:

1.3 billion years ago,

1,3 bilhão de anos atrás,

Earth had just managed to evolve multicellular life.

a vida multicelular na Terra havia se desenvolvido há pouco tempo.

Since then, Earth has made and evolved

Desde então, a Terra criou e evoluiu

corals, fish, plants, dinosaurs, people and even -- God save us -- the Internet.

corais, peixes, plantas, dinossauros, pessoas e -- Deus nos salve -- a Internet.

And about 25 years ago,

E há cerca de 25 anos,

a particularly audacious set of people --

um grupo particularmente audacioso --

Rai Weiss at MIT, Kip Thorne and Ronald Drever at Caltech --

Rai Weiss da MIT, Kip Thorne e Ronald Drever da Caltech --

decided that it would be really neat

decidiram que seria muito legal

to build a giant laser detector

construir um detector a laser gigantesco

with which to search for the gravitational waves

para com ele procurar por ondas gravitacionais

from things like colliding black holes.

de coisas como buracos negros em colisão.

Now, most people thought they were nuts.

Muitos acharam que eles eram loucos,

But enough people realized that they were brilliant nuts

mas muitos outros perceberam que eles eram loucos brilhantes

that the US National Science Foundation decided to fund their crazy idea.

cuja ideia a Fundação Nacional de Ciência dos EUA decidiu custear.

So after decades of development,

Então, após décadas de desenvolvimento,

construction and imagination

construção, imaginação

and a breathtaking amount of hard work,

e muito trabalho duro,

they built their detector, called LIGO:

construíram o seu detector chamado LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro Laser.

For the last several years,

Durante os últimos anos,

LIGO's been undergoing a huge expansion in its accuracy,

LIGO tem passado por uma grande expansão em termos de precisão,

a tremendous improvement in its detection ability.

uma melhoria tremenda na sua habilidade de detecção.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Como resultado, agora se chama LIGO avançado.

In early September of 2015,

No começo de setembro de 2015,

LIGO turned on for a final test run

LIGO foi ligado para um teste final

while they sorted out a few lingering details.

enquanto alguns detalhes restantes eram ajustados.

And on September 14 of 2015,

E em 14 de setembro de 2015,

just days after the detector had gone live,

poucos dias após o detector ter sido ligado,

the gravitational waves from those colliding black holes

as ondas gravitacionais daqueles buracos negros que colidiram

passed through the Earth.

passaram pela Terra.

And they passed through you and me.

E passaram por mim e você.

And they passed through the detector.

E passaram pelo detector.

(Áudio) Scott Hughes: Há dois momentos na minha vida

(Audio) Scott Hughes: There's two moments in my life

mais emocionalmente intensos que este:

more emotionally intense than that.

um deles foi o nascimento da minha filha;

One is the birth of my daughter.

The other is when I had to say goodbye to my father when he was terminally ill.

o outro foi quando tive de me despedir de meu pai que tinha uma doença terminal.

You know, it was the payoff of my career, basically.

Sabem, foi basicamente a recompensa da minha carreia.

Everything I'd been working on -- it's no longer science fiction! (Laughs)

Todo meu trabalho até então não era mais ficção científica! (Risos)

Allan Adams: So that's my very good friend and collaborator, Scott Hughes,

Allan Adams: Este é meu grande amigo e colaborador, Scott Hughes,

a theoretical physicist at MIT,

um físico teórico do MIT,

who has been studying gravitational waves from black holes

que tem estudado ondas gravitacionais de buracos negros

and the signals that they could impart on observatories like LIGO,

e os sinais que eles puderam transmitir em observatórios como LIGO

for the past 23 years.

pelos últimos 23 anos.

So let me take a moment to tell you what I mean by a gravitational wave.

Então permitam-me explicar o que quero dizer com ondas gravitacionais.

A gravitational wave is a ripple

Uma onda gravitacional é uma pequena ondulação

in the shape of space and time.

na forma do espaço-tempo.

As the wave passes by,

Quando a onda passa,

it stretches space and everything in it

ela estica o espaço e tudo nele contido

in one direction,

em uma direção

and compresses it in the other.

e o comprime na outra.

This has led to countless instructors of general relativity

Isso fez com que vários instrutores da teoria geral da relatividade

doing a really silly dance to demonstrate in their classes on general relativity.

fizessem uma dancinha boba para explicá-la em suas aulas de relatividade geral.

"It stretches and expands, it stretches and expands."

"Ela estica e expande, estica e expande."

So the trouble with gravitational waves

O problema com as ondas gravitacionais

is that they're very weak; they're preposterously weak.

é que são muito fracas, absurdamente fracas.

For example, the waves that hit us on September 14 --

Por exemplo, as ondas que nos atingiram em 14 de setembro --

and yes, every single one of you stretched and compressed

e sim, cada um de vocês esticou e comprimiu

sob o efeito da onda --

under the action of that wave --

when the waves hit, they stretched the average person

quando as ondas nos atingiram, esticaram as pessoas

by one part in 10 to the 21.

por uma parte em 10 elevada a 21ª potência.

That's a decimal place, 20 zeroes,

Isso é uma casa decimal, 20 zeros,

and a one.

e um 1.

That's why everyone thought the LIGO people were nuts.

Por isso todos pensaram que a equipe LIGO era louca.

Even with a laser detector five kilometers long -- and that's already crazy --

Mesmo com um detector laser de 5 km de comprimento -- e isto já é loucura --

they would have to measure the length of those detectors

eles teriam de medir o comprimento daqueles detectores

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

para menos de um milésimo do raio do núcleo

of an atom.

de um átomo.

And that's preposterous.

E isto é absurdo.

So towards the end of his classic text on gravity,

Então, próximo ao final de seu texto clássico sobre gravidade,

LIGO co-founder Kip Thorne

o cofundador do LIGO, Kip Thorne,

described the hunt for gravitational waves as follows:

descreveu a caça às ondas gravitacionais da seguinte maneira:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

"As dificuldades técnicas a serem vencidas

in constructing such detectors

ao construir tais detectores

are enormous.

são enormes.

But physicists are ingenious,

Mas os físicos são engenhosos

and with the support of a broad lay public,

e, como o apoio de um grande público leigo,

all obstacles will surely be overcome."

todos obstáculos certamente serão superados."

Thorne published that in 1973,

Thorne publicou este texto em 1973,

42 years before he succeeded.

42 anos antes de ter êxito.

Now, coming back to LIGO,

Voltando para o LIGO,

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott gosta de dizer que o LIGO funciona mais como uma orelha

more than it does like an eye.

do que funciona como um olho.

I want to explain what that means.

Quero explicar o que isto significa.

Visible light has a wavelength, a size,

A luz vísivel tem um comprimento de onda, um tamanho,

that's much smaller than the things around you,

que é muito menor que as coisas ao redor de vocês,

the features on people's faces,

que os traços nos rostos das pessoas,

the size of your cell phone.

o tamanho do seu celular.

And that's really useful,

E isso é muito útil,

because it lets you make an image or a map of the things around you,

porque permite criar uma imagem ou mapa das coisas ao seu redor,

by looking at the light coming from different spots

olhando a luz vinda de diferentes pontos

in the scene about you.

nesta cena sobre você.

Sound is different.

O som é diferente.

Audible sound has a wavelength that can be up to 50 feet long.

Um som audível tem um comprimento de onda que chegar a ter 15,20 metros.

And that makes it really difficult --

E isto torna muito difícil --

in fact, in practical purposes, impossible -- to make an image

impossível no aspecto prático -- criar uma imagem

of something you really care about.

de algo com que você se importa muito.

Your child's face.

O rosto do seu filho.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Em vez disso, usamos o som para ouvir características como altura,

and tone and rhythm and volume

tom, ritmo e volume

to infer a story behind the sounds.

para inferir uma história por trás dos sons.

That's Alice talking.

Esta é a Alice falando.

That's Bob interrupting.

Este é o Bob interrompendo.

Silly Bob.

Que bobo esse Bob.

So, the same is true of gravitational waves.

Esse sistema vale também para ondas gravitacionais.

We can't use them to make simple images of things out in the Universe.

Não podemos utilizá-las para criar imagens simples de coisas Universo afora.

But by listening to changes

Mas ao ouvirmos mudanças

in the amplitude and frequency of those waves,

na amplitude e frequência dessas ondas,

we can hear the story that those waves are telling.

conseguimos ouvir a história que essas ondas estão contando.

And at least for LIGO,

E, ao menos para o LIGO,

the frequencies that it can hear are in the audio band.

as frequências que consegue ouvir se encontram na faixa audível.

So if we convert the wave patterns into pressure waves and air, into sound,

Se convertermos os padrões de onda em ondas de pressão e ar, em som,

we can literally hear the Universe speaking to us.

literalmente poderemos ouvir o Universo falando conosco.

For example, listening to gravity, just in this way,

Por exemplo, ouvir a gravidade, só dessa maneira,

pode nos dizer muito sobre a colisão de dois buracos negros,

can tell us a lot about the collision of two black holes,

something my colleague Scott has spent an awful lot of time thinking about.

algo em que meu colega Scott passou muitíssimo tempo pensando.

(Audio) SH: If the two black holes are non-spinning,

(Áudio) SH: Se os dois buracos negros não são giratórios,

you get a very simple chirp: whoop!

temos um ruído bem simples: "whoop!"

If the two bodies are spinning very rapidly, I have that same chirp,

Se ambos os corpos estão girando muito rapidamente, terei o mesmo ruído,

but with a modulation on top of it,

porém com uma modulação sobre ele,

so it kind of goes: whir, whir, whir!

algo como: "whir, whir, whir!"

It's sort of the vocabulary of spin imprinted on this waveform.

É meio que o vocabulário de um giro gravado nesta forma de onda.

AA: So on September 14, 2015,

AA: Então, no dia 14 de setembro de 2015,

a date that's definitely going to live in my memory,

uma data que definitivamente permanecerá em minha memória,

LIGO heard this:

o LIGO captou isto:

[Whirring sound]

[Zumbido]

So if you know how to listen, that is the sound of --

Se você souber escutar, este é o som de...

(Áudio) SH: ...dois buracos negros, cada um com cerca de 30 vezes a massa solar,

(Audio) SH: ... two black holes, each of about 30 solar masses,

that were whirling around at a rate

que rodopiavam em um ritmo

comparable to what goes on in your blender.

comparável ao do seu liquidificador."

AA: It's worth pausing here to think about what that means.

AA: Vale a pena pausar aqui para pensar sobre o que isto significa.

Two black holes, the densest thing in the Universe,

Dois buracos negros, as coisas mais densas do Universo,

one with a mass of 29 Suns

um com a massa de 29 Sóis

and one with a mass of 36 Suns,

e outro com a massa de 36 Sóis,

whirling around each other 100 times per second

girando um em torno do outro 100 vezes por segundo

before they collide.

antes de colidirem.

Just imagine the power of that.

Só imaginem o poder disto.

It's fantastic.

É fantástico.

And we know it because we heard it.

E sabemos disso porque ouvimos.

That's the lasting importance of LIGO.

Esta é a importância duradoura do LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

É um modo inteiramente novo de observar o Universo,

that we've never had before.

que nunca antes tivemos.

It's a way that lets us hear the Universe

É algo que nos permite ouvir o Universo

and hear the invisible.

e o invisível.

And there's a lot out there that we can't see --

E há muito lá fora que não conseguimos ouvir --

in practice or even in principle.

na prática ou mesmo na teoria.

So supernova, for example:

Uma supernova, por exemplo.

I would love to know why very massive stars explode in supernovae.

Adoraria saber porque estrelas gigantes explodem em supernovas.

They're very useful;

Elas são muito úteis;

we've learned a lot about the Universe from them.

aprendemos muito sobre o Universo a partir delas.

The problem is, all the interesting physics happens in the core,

A questão é que toda física interessante acontece no núcleo,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

e o núcleo está escondido atrás de milhares de quilômetros

of iron and carbon and silicon.

de ferro, carbono e silício.

We'll never see through it, it's opaque to light.

Nunca veremos através dele, porque é opaco à luz.

Gravitational waves go through iron as if it were glass --

Ondas gravitacionais passam através do ferro como se este fosse vidro;

totally transparent.

totalmente transparente.

The Big Bang: I would love to be able to explore

O Big Bang: adoraria poder explorar

the first few moments of the Universe,

os primeiros momentos do Universo,

but we'll never see them,

mas nunca os veremos,

because the Big Bang itself is obscured by its own afterglow.

porque o Big Bang em si é obscurecido pelo seu próprio brilho.

With gravitational waves,

Com as ondas gravitacionais,

we should be able to see all the way back to the beginning.

talvez conseguiremos ver o início de tudo.

Perhaps most importantly,

Talvez, de modo especial,

I'm positive that there are things out there

sei que há coisas lá fora

that we've never seen

que nunca vimos,

that we may never be able to see

que talvez nunca consigamos ver

and that we haven't even imagined --

e que nem sequer tenhamos imaginado;

things that we'll only discover by listening.

coisas que só descobriremos se escutarmos.

And in fact, even in that very first event,

E, de fato, mesmo naquele primeiro evento,

LIGO found things that we didn't expect.

O LIGO encontrou coisas que não esperávamos.

Here's my colleague and one of the key members of the LIGO collaboration,

Aqui está meu colega e membro-chave do projeto LIGO,

Matt Evans, my colleague at MIT, addressing exactly that:

Matt Evans, meu colega no MIT, falando exatamente sobre isso:

(Audio) Matt Evans: The kinds of stars which produce the black holes

(Áudio) Matt Evans: Os tipos de estrela que produzem buracos negros

that we observed here

que observamos aqui

are the dinosaurs of the Universe.

são os dinossauros do Universo.

They're these massive things that are old, from prehistoric times,

São esses gigantes antigos, dos tempos pré-históricos,

e os buracos negros são algo como ossos de dinossauro

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

com os quais fazemos nossa arqueologia.

with which we do this archeology.

Isto nos fornece uma perspectiva completamente nova

So it lets us really get a whole nother angle

on what's out there in the Universe

sobre o que há Universo afora,

and how the stars came to be, and in the end, of course,

como as estrelas passaram a existir e, claro,

how we came to be out of this whole mess.

como nós pudemos nos desenvolver nessa grande bagunça.

AA: Our challenge now

AA: Nosso desafio agora

is to be as audacious as possible.

é sermos tão audaciosos quanto for possível.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Graças ao LIGO, sabemos como construir detectores refinados

that can listen to the Universe,

que conseguem escutar o Universo,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

o burburinho e os ruídos do cosmos.

Our job is to dream up and build new observatories --

Nosso trabalho é sonhar e construir novos observatórios --

a whole new generation of observatories --

uma geração totalmente nova de observatórios --

on the ground, in space.

no solo, no espaço.

I mean, what could be more glorious than listening to the Big Bang itself?

O que seria mais glorioso do que ouvir o próprio Big Bang?

Our job now is to dream big.

Nosso trabalho agora é sonhar grande.

Dream with us.

Sonhem conosco.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)