What the discovery of gravitational waves means | Allan Adams

Tradutor: Isabel Vaz Belchior Revisora: Margarida Ferreira

1.3 billion years ago,

Há 1300 mil milhões de anos,

in a distant, distant galaxy,

numa galáxia muito distante,

two black holes locked into a spiral,

dois buracos negros prenderam-se numa espiral,

falling inexorably towards each other

caindo inexoravelmente na direção um do outro,

and collided,

e colidiram,

converting three Suns' worth of stuff

convertendo material que dava para três sóis

into pure energy in a tenth of a second.

em pura energia num décimo de segundo.

For that brief moment in time,

Durante aquele breve momento,

the glow was brighter than all the stars

o brilho foi mais intenso do que todas as estrelas

in all the galaxies

em todas as galáxias

in all of the known Universe.

em todo o Universo conhecido.

It was a very

Foi mesmo um

big

Big

bang.

Bang.

But they didn't release their energy in light.

Mas não libertaram a sua energia na luz.

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

Quero dizer, sabem como é, eles são buracos negros.

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

Toda aquela energia foi bombeada para o interior do tecido do espaço-tempo,

making the Universe explode in gravitational waves.

fazendo com que o Universo explodisse em ondas gravitacionais.

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

Deixem-me dar-vos uma noção da escala de tempo de que falamos.

1.3 billion years ago,

Há 1300 mil milhões de anos,

Earth had just managed to evolve multicellular life.

a Terra tinha acabado de conseguir que a vida multicelular evoluísse.

Since then, Earth has made and evolved

Desde então, a Terra fez com que evoluíssem

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

corais, peixes, plantas, dinossauros, pessoas e até — meu Deus — a Internet.

And about 25 years ago,

E há cerca de 25 anos,

a particularly audacious set of people --

um grupo de pessoas particularmente audacioso

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

— Rai Weiss at MIT, Kip Thorne e Ronald Drever na Caltech —

decided that it would be really neat

decidiram que seria o máximo

to build a giant laser detector

construir um detetor a "laser" gigante

with which to search for the gravitational waves

para se procurar as ondas gravitacionais

provenientes de coisas como buracos negros.

from things like colliding black holes.

Now, most people thought they were nuts.

Muita gente pensou que eles estavam loucos.

But enough people realized that they were brilliant nuts

Mas gente suficiente compreendeu que eles eram uns loucos brilhantes

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

e a US National Science Foundation decidiu financiar a louca ideia deles.

So after decades of development,

Depois de décadas de desenvolvimento,

construction and imagination

construção e imaginação

and a breathtaking amount of hard work,

e uma quantidade de trabalho árduo de cortar a respiração,

they built their detector, called LIGO:

eles construíram o detetor, chamado LIGO:

The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferómetro Laser.

For the last several years,

Nos últimos anos,

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

o LIGO tem passado por um grande aumento em termos de exatidão,

a tremendous improvement in its detection ability.

uma tremenda melhoria na sua capacidade de deteção.

It's now called Advanced LIGO as a result.

Como resultado, é agora chamado LIGO Avançado.

In early September of 2015,

No início de setembro de 2015,

LIGO turned on for a final test run

o LIGO foi ligado para um teste final,

while they sorted out a few lingering details.

enquanto se ajustavam os últimos detalhes.

And on September 14 of 2015,

No dia 14 de setembro de 2015,

just days after the detector had gone live,

alguns dias apenas depois de se ter ligado o detetor,

the gravitational waves from those colliding black holes

as ondas gravitacionais da colisão desses buracos negros

passed through the Earth.

atravessaram a Terra.

And they passed through you and me.

Elas atravessaram-vos a vocês e a mim.

And they passed through the detector.

E atravessaram o detetor.

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

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

more emotionally intense than that.

Um 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 ter tido que me despedir do meu pai, doente terminal.

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

Sabem, foi a recompensa da minha carreira profissional.

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

Tudo em que tenho trabalhado — já não é ficção científica!

(Risos)

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

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

a theoretical physicist at MIT,

um físico teórico no MIT,

who has been studying gravitational waves from black holes

que tem estudado as ondas gravitacionais provenientes dos buracos negros

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

e os sinais por eles transmitidos e captados em observatórios como o LIGO,

for the past 23 years.

nos últimos 23 anos.

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

Permitam-me explicar-vos o que quero dizer com "onda gravitacional".

A gravitational wave is a ripple

Uma onda gravitacional é uma ondulação

in the shape of space and time.

na forma do espaço-tempo.

As the wave passes by,

À medida que a onda passa,

it stretches space and everything in it

ela estica o espaço e tudo o que há nele

in one direction,

numa direção,

and compresses it in the other.

e comprime-a na outra.

This has led to countless instructors of general relativity

Isto levou a que incontáveis professores de relatividade geral

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

tivessem que dançar nas aulas para demonstrar essa teoria.

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

"Ela estica-se e expande-se, estica-se e expande-se."

So the trouble with gravitational waves

O problema das ondas gravitacionais

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

é que elas são muito fracas, são 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 se esticou e se comprimiu

under the action of that wave --

sob o efeito dessa onda —

when the waves hit, they stretched the average person

quando as ondas nos atingiram, esticaram o indivíduo médio

by one part in 10 to the 21.

em 1 parte em 10 elevada à 21.ª potência.

That's a decimal place, 20 zeroes,

É uma casa decimal, 20 zeros,

and a one.

e um 1.

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

Foi por isso que pensaram que os tipos do LIGO eram malucos.

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

Mesmo com um detetor a laser de 5 km de comprimento — e isso já é de loucos —

they would have to measure the length of those detectors

eles teriam de medir o comprimento desses detetores

to less than one thousandth of the radius of the nucleus

para menos de um milionésimo do raio do núcleo de um átomo.

of an atom.

And that's preposterous.

E isso é um absurdo.

So towards the end of his classic text on gravity,

Então, próximo do final do seu texto clássico sobre a gravidade,

LIGO co-founder Kip Thorne

o co-fundador do LIGO, Kip Thorne,

described the hunt for gravitational waves as follows:

descreveu a caça às ondas gravitacionais da seguinte forma:

He said, "The technical difficulties to be surmounted

"As dificuldades técnicas a serem vencidas

in constructing such detectors

"na construção de tais detetores

are enormous.

"são enormes.

But physicists are ingenious,

"Mas os físicos são engenhosos

and with the support of a broad lay public,

"e, com o apoio de um grande público leigo,

all obstacles will surely be overcome."

"todos os obstáculos serão, certamente, 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 ao LIGO,

Scott likes to say that LIGO acts like an ear

Scott gosta de dizer que o LIGO funciona mais como um ouvido

more than it does like an eye.

do que 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, uma dimensão

that's much smaller than the things around you,

muito menor do que as coisas ao vosso redor,

the features on people's faces,

do que os traços fisionómicos das pessoas,

the size of your cell phone.

o tamanho do telemóvel.

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 à nossa volta,

observando a luz vinda de diferentes pontos

by looking at the light coming from different spots

in the scene about you.

onde nos encontramos.

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 metros.

And that makes it really difficult --

E isto torna muito difícil

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

— impossível na prática —

criar uma imagem de algo de que realmente gostemos.

of something you really care about.

Your child's face.

O rosto de um filho.

Instead, we use sound to listen for features like pitch

Em vez disso, usamos o som para ouvirmos características

and tone and rhythm and volume

como a altura, o tom, o ritmo e o volume

de modo a inferirmos a história por detrás dos sons.

to infer a story behind the sounds.

Esta é a Alice a falar.

That's Alice talking.

That's Bob interrupting.

Lá está o Bob a interrompê-la.

Silly Bob.

Pateta do Bob.

So, the same is true of gravitational waves.

Isto serve também para as ondas gravitacionais.

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

Não as podemos usar para criar imagens simples de coisas no Universo.

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 nos contam.

And at least for LIGO,

E, pelo menos no caso do LIGO,

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

as frequências que consegue ouvir encontram-se na faixa audível.

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

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

we can literally hear the Universe speaking to us.

poderemos ouvir literalmente o universo a falar connosco.

Por exemplo, ouvir a gravidade desta maneira, apenas,

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

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

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

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

algo em que o meu colega Scott passou muitíssimo tempo a pensar.

(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 girarem muito rapidamente, terei o mesmo ruído,

but with a modulation on top of it,

embora com uma modulação sobreposta,

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 como 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 na 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 vocês souberem escutar, este é o som de...

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

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

that were whirling around at a rate

que rodopiavam num ritmo

comparable to what goes on in your blender.

comparável ao do liquidificador.

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

AA: Vale a pena parar 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 um com a massa de 36 sóis,

whirling around each other 100 times per second

girando um em torno do outro 100 vezes por segundo

antes de colidirem.

before they collide.

Just imagine the power of that.

Imaginem o poder disto.

It's fantastic.

É fantástico.

And we know it because we heard it.

E sabemos isto porque o ouvimos.

That's the lasting importance of LIGO.

É essa a importância duradoura do LIGO.

It's an entirely new way to observe the Universe

É um modo completamente 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

Permite-nos ouvir o Universo

and hear the invisible.

e ouvir o invisível.

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

E há muito no universo que não conseguimos ver

in practice or even in principle.

— na prática ou até 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 é que as 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,

O problema é que toda a física interessante acontece no núcleo,

and the core is hidden behind thousands of kilometers

e o núcleo está escondido atrás de milhares de quilómetros

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 --

As ondas gravitacionais atravessam o ferro como se este fosse vidro;

totally transparent.

totalmente transparente.

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

O Big Bang: adorava 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 consigamos ver o início de tudo.

Perhaps most importantly,

Talvez o mais importante,

I'm positive that there are things out there

é ter a certeza de que há coisas no espaço

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 apenas descobrimos se ouvirmos.

And in fact, even in that very first event,

De facto, 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, meu colega no MIT, a falar exatamente sobre isso:

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

(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,

and the black holes are kind of like the dinosaur bones

e os buracos negros são como ossos de dinossauro

with which we do this archeology.

com os quais fazemos esta arqueologia.

So it lets us really get a whole nother angle

Isto oferece-nos uma perspetiva completamente nova

on what's out there in the Universe

sobre o que há no Universo,

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

como é que as estrelas passaram a existir e, claro,

how we came to be out of this whole mess.

como nos conseguimos desenvolver nesta grande confusão.

AA: Our challenge now

AA: O nosso desafio, agora,

is to be as audacious as possible.

Thanks to LIGO, we know how to build exquisite detectors

Graças ao LIGO, sabemos agora construir detetores sofisticados

that can listen to the Universe,

que conseguem ouvir o Universo,

to the rustle and the chirp of the cosmos.

o ruído e o burburinho do espaço.

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

O 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.

na Terra, no espaço.

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

Haverá alguma coisa mais gloriosa do que ouvir o próprio Big Bang?

Our job now is to dream big.

O nosso trabalho, agora, é sonhar em grande.

Dream with us.

Sonhem connosco.

Thank you.

Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)