Se você deseja fazer uma torta de maçã a partir do nada
você precisa primeiro inventar o Universo.
Muito obrigado.
Imagine que eu corte um pedaço
desta torta de maçã.
Farelento, mas gostoso.
Agora imagine que nós cortemos este pedaço na metade, mais ou menos.
E então cortemos este pedaço também pela metade.
E continuemos cortando.
Quantas vezes cortaríamos até obtermos um único átomo?
A resposta é: cerca de 90 cortes sucessivos.
Claro que esta faca não é suficientemente afiada
a torta é muito farelenta
e o átomo é pequeno demais para ser visto, de qualquer maneira.
Mas há uma maneira de se fazer isto.
Foi aqui, na Universidade de Cambridge, na Inglaterra
que a natureza do átomo foi compreendida parcialmente pela
primeira vez atirando partes de átomos contra átomos
e observando como eles se movimentavam.
Um átomo típico é cercado
por uma espécie de nuvem de elétrons.
Os elétrons são carregados eletricamente, como o nome sugere
e eles determinam as propriedades químicas do átomo.
Por exemplo, o brilho do ouro
ou a transparência do sólido
que são feitos de átomos de silício e de oxigênio.
Mas no interior produndo do átomo
escondido bem abaixo da nuvem externa de elétrons
está o núcleo, composto principalmente de prótons e nêutrons.
Os átomos são muito pequenos.
100 milhões deles, lado a lado, seriam quase tão grande quanto isto.
E o núcleo ainda é 100 mil vezes menor.
Ainda assim, a maior parte da massa de um átomo está no núcleo.
Os elétrons são, por comparação
apenas pequenas penugens voando.
Os átomos são principalmente espaços vazios.
A matéria é composta basicamente de nada.
Quando nós pensamos em cortar esta torta de maçã, mas
além de um único átomo
nós encontramos o infinitamente pequeno.
E quando nós olhamos para cima para o céu noturno
nós encontramos o infinitamente grande.
Esses infinitos estão entre as mais incríveis idéias humanas.
Elas representam um retorno que vai
não apenas para muito longe, mas para sempre.
Você já ficou entre dois espelhos paralelos
digamos, numa barbearia
e viu uma quantidade muito grande de você?
Ou você poderia usar
dois espelhos planos
e a chama de uma vela
você veria um grande número de imagens
cada uma, um reflexo da outra imagem.
Você não pode realmente ver infinitas imagens
Porque os espelhos não estão perfeitamente lisos e alinhados.
E há uma vela ou uma chama de vela no caminho
e a luz não viaja infinitamente rápido.
Quando nós falamos de verdadeiros infinitos
estamos falando de uma quantidade maior que qualquer número.
Não importa que número você tenha em mente, o infinto é maior.
Há uma maneira interessante de escrever números grandes.
Você pode
escrever o número 1000
como 10 elevado à terceira potência
significando um número "1" seguido de três zeros.
Ou um milhão escrito como 10 na sexta potência
significando um número "1" seguido de seis zeros.
Não há um número maior que todos. Se qualquer um lhe dá um número
você pode sempre adicionar o número "1" a ele.
Mas certamente há números muito grandes.
O matemático americano Edward Kasner perguntou uma vez a seu sobrinho
para inventar um nome para um número extremamente alto:
10 elevado à centésima potência
eu nem posso escrever todos os zeros porque não há espaço.
O garoto chamou de 'gugol'.
Se você acha que um gugol é grande, imagine um 'gugolplex'.
É 10 elevado à potência 'gugol'.
Ou seja, é um "1" seguido, não de 100 zeros
mas de 'gugol' zeros.
Agora, por comparação
com esses números enormes
o número total de átomos naquela torta de maçã
é de apenas 10 na potência 26.
Pequeno, se comparado a um 'gugol' e
claro, muito, muito menos que um 'gugolplex'.
O número de partículas elementares
prótons, nêutrons e elétrons
no universo acessível
é da ordem de 10 elevado na 80ª potência.
Um número "1" seguido de 80 zeros.
Ainda muito, muito menos que um 'gugol'
e enormemente menor que um 'gugolplex'.
E ainda, esses números, o 'gugol' e o 'gugolplex'
não se aproximam, não chegam nem perto do infinito.
De fato, um 'gugolplex' está exatamente tão longe de infinito
quanto o número um.
Nós começamos a escrever um 'gugolplex'
mas não foi fácil.
É um número muito grande.
Escrever um 'gugolplex' é um exercício extremamente fútil.
Um pedaço de papel grande o suficiente para conter os zeros de um 'gugolplex'
não caberia no universo conhecido.
Felizmente
existe uma maneira
muito mais simples e mais concisa
para escrever um 'gugolplex'.
Assim.
E o infinito
pode ser representado assim.
Este é o Laboratório Cavendish na Universidade de Cambridge
onde os componentes do átomo foram descobertos.
O reino do muito pequeno.
Desde os tempos de Demócrito, no século V a.C.
as pessoas especulavam sobre a existência dos átomos.
Durante as últimas centenas de anos houveram argumentos persuasivos
mas indiretos de que toda a matéria é feita de átomos.
Mas apenas nos nossos dias, nós conseguimos realmente vê-los.
Aqui, as bolhas vermelhas são os movimentos latejantes aleatórios
de átomos de urânio
ampliados 100 milhões de vezes.
Como Demócrito de Abdera adoraria assistir a este filme.
Nós consideramos os átomos como bastante reais.
E ainda há tantos tipos diferentes
adoráveis e úteis ao mesmo tempo.
Veja.
Há cerca de 92 tipos de átomos quimicamente diferentes
encontrados naturalmente na Terra.
São chamados de elementos químicos.
Virtualmente tudo o que vemos e sabemos
toda a beleza do mundo natural
é feito desses poucos tipos de átomos
agrupados em harmoniosos padrões químicos.
Aqui nós representamos todos os 92.
À temperatura ambiente, muitos deles são sólidos.
Alguns são gases.
E dois deles
bromo e mercúrio, são líquidos.
Eles estão organizados em ordem de complexidade.
Hidrogênio, o elemento mais simples, é o elemento número 1.
E o urânio, o mais complexo,
é o elemento 92.
Alguns elementos são bem conhecidos.
Por exemplo,
silício, oxigênio, magnésio, alumínio, ferro
são aqueles que compõem a Terra.
Ou hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre
elementos que são essenciais à vida.
Outros elementos são totalmente desconhecidos.
Por exemplo, o háfnio.
Érbio.
Disprósio.
Paraseodímio.
Elementos que nós não encontramos na vida cotidiana.
Quanto mais conhecido um elemento, mais abundante ele é.
Há uma grande quantidade de ferro na Terra.
Mas não tanto ítrio.
O fato
de que átomos são compostos de apenas três tipos de partículas elementares
prótons, nêutrons e elétrons
é uma descoberta relativamente recente.
O nêutron somente foi descoberto em 1932.
E ele, como o elétron e o próton, foi descoberto aqui
na Universidade de Cambridge.
A física e a química modernas diminuíram a complexidade
do mundo sensível para uma espantosa simplicidade.
Três unidades, postas juntas em diferentes padrões
fazem, essencialmente, tudo.
Um nêutron é eletricamente neutro
como sugere seu nome.
Um próton possui uma carga elétrica positiva
e um elétron, uma carga elétrica igual e negativa.
Como todo átomo é eletricamente neutro
o número de prótons no núcleo
deve ser igual ao de elétrons na nuvem eletrônica.
Os prótons e os nêutrons, juntos, formam o núcleo do átomo.
Agora, a química de um átomo, a natureza de um elemento químico
depende somente do número de elétrons
que é igual ao número de prótons, o chamado número atômico.
Química é simplesmente números.
Uma idéia que teria seduzido Pitágoras.
Se você for um átomo
e tiver apenas um próton
você é hidrogênio.
Dois prótons, hélio.
Três, lítio.
Quatro, berílio. Cinco prótons, boro.
Seis, carbono, e sete, nitrogênio. Oito, oxigênio, e assim por diante.
Sempre assim até 92 prótons
caso em que seu nome será urânio.
Os prótons têm cargas elétricas positivas
mas cargas iguais se repelem.
Então por que o núcleo se mantém unido?
Por que a repulsão elétrica dos prótons
não faz o núcleo se despedaçar?
Porque há outra força na natureza.
Diferente da eletricidade, diferente da gravidade,
a força nuclear.
Podemos pensar nela como pequenos ganchos
de curto alcance que começam a funcionar
quando prótons ou nêutrons são colocados muito próximos.
A força nuclear pode superar
a repulsão elétrica dos prótons.
Já que os nêutrons exercem forças nucleares
mas não forças elétricas
eles são uma espécie de cola que mantém o núcleo atômico unido.
Um conjunto de dois prótons e dois nêutrons
é o núcleo de um átomo de hélio
e é muito estável.
Três núcleos de hélio, mantidos juntos por forças nucleares
formam o carbono.
Quatro núcleos de hélio formam o oxigênio.
Não há diferença entre quatro núcleos de hélio
unidos por forças nucleares e o núcleo do oxigênio.
São a mesma coisa.
Cinco núcleos de hélio formam o neônio.
Seis, formam o magnésio.
Sete, formam o silício.
Oito formam o enxofrem, e assim por diante.
Aumentando os números atômicos
sempre teremos algum elemento conhecido.
Toda vez
que nós adicionamos ou subtraímos um próton
e nêutrons suficientes para manter o núcleo unido
nós formamos um novo elemento químico.
Considere o mercúrio:
Se nós removermos um próton do mercúrio
e três nêutrons, nós o convertemos em ouro
O sonho dos antigos alquimistas.
Além do elemento 92, além do urânio
há outros elementos.
Eles não ocorrem naturalmente na Terra.
Eles são sintetizados por seres humanos e
se desintegram rapidamente.
Um deles, o elemento 94, chamado de plutônio
é uma das substâncias mais tóxicas conhecidas.
De onde vêm os elementos químicos que ocorrem naturalmente?
Talvez uma criação distinta para cada elemento?
Mas todos os elementos são feitos das mesmas patículas elementares.
O universo, todo ele, em todo lugar
é 99.9% composto de hidrogênio e hélio.
Os dois elementos mais simples.
De fato, o hélio
foi detectado no Sol antes mesmo de ter sido encontrado na Terra.
Poderiam os outros elementos químicos ter evoluído
de algum modo, do hidrogênio e do hélio?
Para evitar repulsão elétrica
prótons e nêutrons devem ser mantidos muito próximos para que os ganchos
que representam as forças nucleares
permaneçam unidos.
Isto acontece somente a temperaturas muito altas, em que as partículas
se movem tão rápido que não há tempo para que a repulsão elétrica ocorra.
Temperaturas de dezenas de milhões de graus Celcius.
Temperaturas tão altas são comuns na natureza.
Onde?
No interior das estrelas.
Os átomos são formados no interior de estrelas.
Na maioria das estrelas que vemos, núcleos de hidrogênio são atirados
uns contra os outros para formar núcleos de hélio.
Sempre que um núcleo de hélio é formado, um fóton de luz é gerado.
Por isso as estrelas brilham.
Estrelas nascem em grandes nuvens de gás e poeira.
Como a Nebulosa de Órion, a 1500 anos-luz de distância
partes da qual estão colapsando devido à gravidade.
Colisões entre os átomos aquecem a nuvem, até que, em seu interior
o hidrogênio passa a se fundir, formando o hélio
e a estrela se acende.
Estrelas nascem em lotes.
Depois, elas se afastam de seu berço
para seguir seu destino na Via Láctea.
Estrelas adolescentes, como as Plêiades,
ainda estão cercadas por gás e poeira.
Eventualmente, elas se aventuram para longe de casa.
Em algum lugar há estrelas formadas do mesmo complexo nímbico que o Sol
5 bilhões de anos atrás.
Mas não sabemos quais estrelas são.
As irmãs do Sol podem
até onde sabemos, estar do outro lado da galáxia.
Talvez elas também aqueçam planetas próximo, como o Sol.
Talvez elas também tenham presidido
a evolução da vida e da inteligência.
O Sol é a estrela mais próxima, uma esfera de gás brilhante
iluminada devido ao seu calor, como um acendedor incandescente.
A superfície que vemos pela luz visível comum está a 6000 graus Celcius.
Mas em seu interior oculto
na fornalha nuclear onde a luz do sol é finalmente gerada
sua temperatura é de 20 milhões de graus.
Através de raios-X
vemos uma parte do sol que é normalmente invisível
sua auréola de gás de milhões de graus,
a coroa solar.
Em luz visível comum, estas regiões mais frias e escuras
são as manchas solares.
Elas estão associadas a grandes ondas de gás flamejante
línguas de fogo que poderiam engolir a Terra, se estivessem mais perto.
Essas proeminências são guiadas através de caminhos determinados
pelo campo magnético do sol.
As regiões escuras dos raios-X do Sol
são buracos na coroa solar
através das quais fluem os prótons e elétrons do vento solar
em seu caminho além dos planetas em direção ao espaço interestelar.
Todo esse poder é proveniente do interior do Sol
que está convertendo 400 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio
a cada segundo.
O sol é um grande reator de fusão
no qual caberiam um milhão de Terras.
Felizmente para nós, ele está seguramente colocado a
150 milhões de quilômetros de distância.
É o destino das estrelas entrarem em colapso.
Dos milhares de estrelas que você vê quando olha para o céu noturno
cada uma delas está vivendo um intervalo entre dois colapsos.
Um colapso inicial de
uma nuvem escura de gás interestelar para formar a estrela
e um colapso final da estrela luminosa
a caminho de seu destino final.
A gravidade faz as estrelas se contraírem a não ser que outra força intervenha.
O Sol é uma imensa bola de hidrogênio irradiante.
O gás quente em seu interior força o Sol a se expandir.
A gravidade força o Sol a se contrair.
O estado atual do sol é o equilíbrio dessas duas forças
um equilíbrio entre gravidade e fogo nuclear.
Nesta longa idade intermediária entre colapsos
as estrelas brilham constantemente.
Mas quando o combustível nuclear acaba, o interior se resfria
a pressão não mais suporta suas camadas externas
e o colapso inicial prossegue.
Há três maneiras das estrelas morrerem.
Seus destinos já estão traçados.
Tudo depende de sua massa inicial.
Uma estrela típica com uma massa semelhante à do Sol
vai, um dia, continuar seu colapso
até que a densidade se torne muito alta.
E então a contração pára
pela repulsão mútua dos
elétrons superaglomerados no seu interior.
Uma estrela em colapso com duas vezes a massa do Sol
não é detida pela pressão dos elétrons.
E continua caindo em direção a si mesma
até que as forças nucleares entrem em jogo
e sustentem o peso da estrela.
Mas uma estrela em colapso com massa três vezes maior que a do Sol
não é detida nem mesmo por forças nucleares.
Não há força conhecida que possa suportar essa pressão enorme.
E tal estrela tem um destino impressionante.
Ela continua a colapsar
até que desaparece completamente.
Cada estrela é descrita pela força que a mantém contra a gravidade.
Uma estrela que é suportada pela pressão do gás
é uma estrela normal, como o Sol.
Uma estrela colapsada que é mantida por forças elétricas
é chamada de anã branca.
É um Sol reduzido ao tamanho da Terra.
Uma estrela colapsada suportada por forças nucleares
é chamada de estrela de nêutrons.
É um sol reduzido ao tamanho de uma cidade.
E uma estrela tão volumosa que em seu colapso final
desaparece por inteiro
é chamada de buraco negro.
É um Sol com absolutamente nenhum tamanho.
Mas em suas jornadas para seus diferentes destinos
todas as estrelas passam por uma premonição da morte.
Antes do colapso gravitacional final
a estrela estremece e brevemente cresce até
uma grotesca paródia de si mesma.
Com seu último suspiro, torna-se uma gigante vermelha.
Daqui a 5 bilhões de anos
haverá um último dia perfeito na Terra.
Então, o Sol mudará lentamente
e a Terra morrerá.
Há ainda muito hidrogênio para servir de combustível no Sol.
Quando estiver totalmente convertido em hélio
o interior do Sol vai continuar seu colapso original.
Temperaturas mais altas no núcleo vão fazer o exterior do Sol expandir
e a Terra vai se aquecer lentamente.
Finalmente, a vida será extinta
os oceanos vão ferver e evaporar
e a nossa atmosfera vai ser lançada ao espaço.
O Sol se tornará uma estrela gigante vermelha inchada
preenchendo o céu
envolvendo e devorando os planetas Mercúrio e Vênus.
E provavelmente a Terra também.
O sistema solar interno vai residir dentro do Sol.
Mas talvez até lá, nossos descendentes
terão se aventurado para algum outro lugar.
Em sua agonia final, o Sol vai pulsar lentamente.
Seu núcleo, então, terá se tornado tão quente
que converterá temporariamente hélio em carbono.
As cinzas da fusão nuclear atual se tornarão o combustível
que abastecerá o Sol no fim de sua vida como gigante vermelha.
Então o Sol perderá grandes camadas
de sua atmosfera exterior para o espaço
inundando o sistema solar com gases estranhamente brilhantes.
O fantasma de uma estrela, arremessado para longe.
Talvez metade da massa o Sol se perderá assim.
Visto de outro lugar, nosso sistema parecerá
a Nebulosa Anelar de Lira
a atmosfera do Sol se expandindo como uma bolha de sabão.
E bem no centro haverá uma anã branca.
O núcleo quente exposto do Sol
seu combustível nuclear exausto, esfriando lentamente
para se tornar uma estrela morta e fria.
Assim é a vida de uma estrela comum.
Nascendo em uma nuvem de gás, crescendo como um sol amarelo
decaindo como uma gigante vermelha
e morrendo como uma anã branca envolvida em sua mortalha gasosa.
Imagine que, enquanto viajamos através do espaço interestelar
em nossa nave de imaginação
pudéssemos analisar o gás fino e frio entre as estrelas.
Encontraríamos uma grande maioria de hidrogênio
um elemento tão antigo quanto o universo.
Encontraríamos carbono, oxigênio, silício.
Os átomos mais abundantes no cosmo, depois do hidrogênio
são os mais facilmente criados nas estrelas.
Mas também encontraríamos uma pequena proporção de elementos raros.
Praseodímio, digamos, ou ouro.
Eles não surgem em gigantes vermelhas.
Tais elementos são criados em um dos gestos mais dramáticos
de que uma estrela é capaz.
Uma estrela com massa de uma vez e meia a do Sol
não pode se tornar uma anã branca.
Terminará sua vida explodindo-se
em uma titânica explosão estelar chamada supernova.
Não houveram explosões de supernova do nosso lado da galáxia
desde a invenção do telescópio
e nosso sol não se tornará uma supernova.
Mas em nossa imaginação
podemos realizar o sonho de muitos astrônomos da Terra
e testemunhar com segurança uma explosão de supernova.
A maior parte da evolução estelar leva milhões ou bilhões de anos.
Mas o colapso interior que dispara uma explosão de supernova
leva apenas segundos.
A estrela se torna mais brilhante que todas as outras estrelas
da galáxia juntas.
Se uma estrela próxima se tornasse uma supernova
seria uma grande calamidade para os habitantes desse sistema alienígena.
Mas se sua própria estrela virasse supernova
seria uma catástrofe sem precedentes.
Mundos seriam varridos e vaporizados.
A vida, mesmo em planetas externos, seria extinta.
Em nossa nave imaginária, estamos nos afastando da estrela.
Mas os fragmentos da explosão
viajando quase à velocidade da luz, estão nos ultrapassando.
Núcleos atômicos isolados, acelerados a grandes velocidades pela explosão
se tornam raios cósmicos.
Esta é outra maneira de as estrelas entregarem os átomos que sintetizaram
de volta ao espaço.
A onda de choque dos gases em expansão
aquece e comprime o gás interestelar
desencadeando a formação de uma nova geração de estrelas.
Comparando
as estrelas são com aves Fênix renascendo de suas próprias cinzas.
O cosmo foi em sua origem composto totalmente de hidrogênio e hélio.
Elementos mais pesados foram criados em gigantes vermelhas e supernovas
e depois atirados para o espaço
onde ficaram disponíveis para as gerações seguintes
de estrelas e planetas.
Nosso Sol é provavelmente uma estrela de terceira geração.
Exceto pelo hidrogênio e pelo hélio
cada átomo no Sol e na Terra foi criado em outras estrelas.
O silício nas rochas, o oxigênio no ar, o carbono em nosso ADN
o ouro em nossos bancos, o urânio em nossas armas
tudo feito milhões de anos-luz de distância daqui
e há bilhões de anos atrás.
Nosso planeta, nossa sociedade e nós mesmos
fomos costruídos com material das estrelas.
Aqui está um tubo de lava.
Uma caverna cavada através da Terra
por um rio de rocha derretida.
Para fazer uma simples experiência
nós trouxemos um contador Geiger
e um pedaço de urânio.
O contador Geiger é sensível às partículas carregadas com alta energia
prótons, núcleos de hélio, raios gama.
Se nós o aproximamos do pedaço de urânio
a contagem aumenta, o número de 'cliques' aumenta dramaticamente.
Temos também uma lata de chumbo aqui.
E se eu largo o pedaço de urânio
dentro da lata, a qual absorve a radiação, e cubro-a
posso perceber que a contagem cai substancialmente
mas não chega a zero.
Qual a origem das contagens que permanecem?
Algumas vêm da radioatividade nas paredes da caverna.
Mas há mais do que isso aqui.
Algumas das contagens são causadas por partículas de alta energia
as quais penetram a parte superior da caverna.
Nós estamos ouvindo os raios cósmicos.
A cada segundo eles estão penetrando meu corpo
e o seu.
Eles não causam muitos danos. Os raios cósmicos bombardeiam a Terra
desde antes da criação da vida em nosso planeta.
Mas eles causam algumas mutações
e afetam a vida na Terra.
Os raios cósmicos, feitos principalmente de prótons
estão penetrando os metros de rocha na caverna acima de mim.
Para fazer isto, eles precisam ser muito potentes e na verdade
eles estão viajando quase na velocidade da luz.
Pense nisto.
Uma estrela explode
há milhares de anos-luz de distância no espaço
e produz raios cósmicos os quais
percorrem as espirais da galáxia Via Láctea por
milhões de anos até que, quase acidentalmente
alguns deles se chocam com a Terra
penetrando nesta caverna, alcançando este contador Geiger
e nós.
A evolução da vida na Terra é dirigida, em parte, através das mutações
ocasionadas pela morte de estrelas distantes.
Nós estamos, de uma maneira muito profunda
amarrados ao cosmo.
Nossos ancestrais sabiam disto.
Os movimentos do Sol, da Lua, das estrelas, podiam
ser usados por aqueles com habilidades nestas artes para predizer as estações.
Os astrônomos primitivos por todo o mundo
estudaram o céu noturno com cuidado
memorizando e recordando a posição de cada estrela visível.
Para eles, a aparição de qualquer nova estrela podia ter significados.
O que eles teriam pensado sobre a aparição de uma supernova
mais brilhante do que qualquer outra estrela no céu?
Em 4 de Julho, no ano de 1054
astrônomos Chineses registraram o que eles chamaram de uma estrela convidada
na constelação de Taurus, o touro.
Uma estrela nunca antes vista explodiu em brilho
ficando mais brilhante do que a Lua cheia.
Na outra metade do mundo, aqui na América Ocidental
havia então uma alta cultura, rica em tradição astronômica.
Eles também devem ter visto esta brilhante e nova estrela.
Através de datas medidas pelo Carbono-14
dos pedaços de carvão de uma fogueira, nós sabemos que neste lugar
haviam pessoas vivendo no século 11.
As pessoas eram os Anasazi, os antecedentes dos Hopi de nossos dias.
E um deles parece ter desenhado
nesta parte da rocha, protegida do tempo
uma figura da nova estrela.
Sua posição próxima da Lua crescente foi exatamente onde foi vista.
E a marca da mão é, talvez
a assinatura do artista.
Este estrela notável é hoje chamada de Supernova Caranguejo.
"Nova" vem da palavra Latina 'novo' e "Caranguejo" porque
a imagem que os astrônomos viram quando olhavam para esta explosão ou
seus restos através do telescópio, lembrava esta pequena criatura.
O Caranguejo é uma estrela que explodiu a si mesma.
A explosão foi vista durante três meses.
Era facilmente visível em pleno dia.
E você podia ler com a sua luz durante a noite.
Imagine a noite quando esta
colossal explosão estelar
se iniciou.
Há milhares de anos atrás
as pessoas assistiam com assombro a esta nova estrela brilhante
e imaginavam o que era.
Nós somos a primeira geração privilegiada em conhecer a resposta.
Através do telescópio nós podemos ver hoje o que jaz
em um ponto no céu observado pelos astrônomos antigos.
Uma grande nuvem luminosa, os restos de uma estrela
violentamente desvendando a si mesma de volta ao espaço interestelar.
Somente as enormes gigantes vermelhas se tornam supernovas.
Mas cada supernova foi uma vez uma gigante vermelha.
Na história da galáxia
centenas de milhões de gigantes vermelhas se tornaram supernovas.
Os pedaços da estrela que não explodiram entram em colapso por causa da gravidade
girando cada vez mais rápido como um patinador no gelo
encolhendo seus braços.
A estrela se torna um núcleo atômico denso, muito pesado
uma estrela de nêutrons.
Aquela na Nebulosa do Caranguejo está girando 30 vezes por segundo.
Emite um padrão de irradiação de luz
e nos parece que está piscando, acendendo e apagando com surpreendente regularidade.
Tais estrelas de nêutrons são chamadas de pulsares.
A matéria de uma estrela de nêutrons
do tamanho de uma colher de chá pesa mais que uma montanha.
Se eu tivesse uma porção deste tamanho aqui e a deixasse cair
eu dificilmente conseguiria impedir sua queda.
Ela facilmente passaria através da Terra como uma
faca passa através da manteiga aquecida.
Ela abriria um buraco que atravessaria completamente a Terra
emergindo do outro lado, talvez na China.
As pessoas que estivessem passando por lá neste momento veriam
um pequeno caroço de matéria de uma estrela de nêutrons saindo do chão
e então mergulhando novamente.
O incidente poderia
agradavelmente quebrar a rotina do dia.
A matéria de uma estrela de nêutrons, puxada pela gravidade da Terra
mergulharia de novo através da Terra
eventualmente fazendo centenas de milhares de furos
antes que a fricção com o interior do nosso planeta paralizasse o movimento.
A esta altura ela descansaria no centro da Terra
e o interior de nosso mundo estaria parecendo como um queijo suíço.
Existem lugares na galáxia onde uma estrela de nêutrons e uma gigante vermelha
ficam presas em uma abraço gravitacional mútuo.
O material da estrela gigante vermelha
disparando em um disco de acúmulo de matéria
cujo centro é uma quente estrela de nêutrons.
Cada estrela existe em uma determinada tensão
entre a força que a segura
e a gravidade, a força que a afasta.
Se a gravidade for mais forte, uma loucura estelar pode acontecer
mais bizarro que qualquer coisa do País das Maravilhas.
Alice e seus amigos sentem, mais ou menos
o empuxo gravitacional em sua casa na Terra
chamado de um g, "g" de gravidade da Terra.
O que aconteceria se nós mudássemos a gravidade para menos, ou para mais?
Em gravidades menores, as coisas seriam mais leves.
Próximo de zero g, o movimento mais suave enviaria seus amigos
flutuando e girando no ar.
Pequenas bolhas líquidas de chá estão em toda parte.
Curioso.
Se nós agora retornássemos a gravidade para um g
choveria chá, e seus amigos cairiam para a Terra.
Eu tenho estado em algumas festas como esta.
Em gravidades maiores, dois ou três g's, digamos, as coisas
realmente se enterram.
Todos se sentem pesados e inertes.
Exceto pela especial aparição
deste gato.
Gentilmente, vamos removê-lo.
Com milhares de g's, as árvores ficam esmagadas.
Com 100 mil g's, as rochas são esmagadas pelo seu próprio peso.
Com toda esta gravidade, um raio de luz permanece continua não sendo afetado
mantendo-se em uma linha reta.
Mas com bilhões de g's
um raio de luz sente a gravidade e começa a se curvar sobre si mesmo.
Muito, muito curioso.
Este lugar, onde a gravidade é tão grande que mesmo a luz não pode sair
é chamado de buraco negro.
É uma estrela na qual a própria luz está aprisionada.
Buracos negros foram construídos teoricamente
especulados desde cerca de 1783.
Mas nos nossos dias, nós verificamos o invisível.
Esta estrela brilhante tem uma companheira pesada e invisível.
Observatórios em satélites encontram sua companheira como uma fonte de raio-x
chamada Cygnus X-1.
Estes raios-x são como pegadas
de um homem invisível caminhando sobre a neve.
Os raios-x são sobras geradas pela fricção
do disco de matéria acumulada que circula o buraco negro.
A matéria no disco desaparece lentamente
para dentro do buraco negro.
Densos buracos negros, produzidos pelos colapsos de bilhões de sóis
podem estar situados nos centros de outras galáxias
curiosamente produzindo grandes jatos de radiação
vertendo pelo espaço.
Em uma densidade determinada, a estrela pisca
e desaparece do nosso universo deixando somente sua gravidade para trás.
Desliza através de uma fenda por ela criada no espaço-tempo contínuo.
Um buraco negro é um lugar onde uma estrela existiu antes.
Aqui nós temos uma superfície plana de duas dimensões
com linhas de grade nela, parecido com uma folha de papel para desenho gráfico.
Suponha que nós atiremos um pequeno objeto
nesta superfície e observe como ela distorce
ou enruga na terceira dimensão física.
A gravidade pode ser compreendida como uma curvatura de espaço.
Se nossa bola em movimento aproxima-se de uma distorção estacionária
ela rola ao seu redor como um planeta orbitando o sol.
Nesta interpretação, conforme Einstein, a gravidade é somente uma ruga
na fábrica de espaço, que pode ser encontrada por objetos em movimento.
O espaço é deformado pela massa em uma dimensão física adicional.
Quanto maior a massa local, maior a gravidade local
e mais intensa é a distorção
ou ruga, ou deformidade do espaço.
Assim, por esta analogia
um buraco negro é um tipo de buraco sem fundo.
O que aconteceria se você caísse dentro dele?
Assumindo que você pudesse sobreviver às marés gravitacionais
e ao intenso fluxo de radiação, é apenas fracamente possível
que pulando dentro de um buraco negro
você possa emergir em outra parte de espaço-tempo.
Algum outro lugar no espaço
em algum outro lugar no tempo.
Neste ponto de vista, o espaço é
repleto de uma rede de buracos de minhoca
algo como os buracos dos vermes em uma maçã.
Embora não comprovado de forma alguma até agora
é meramente uma excitante sugestão.
Se isto for verdade
então talvez existam túneis de gravidade
um tipo de metrô interestelar ou intergalático
os quais permitiriam que você fosse daqui
para lá em um tempo muito menor do que o habitual.
Um tipo de sistema cósmico de transporte rápido.
Nós não podemos gerar buracos negros
nossa tecnologia é fraca demais para
mover tais quantidades de massa ou matéria.
Mas talvez algum dia, será possível viajar centenas ou
milhares de anos-luz para um buraco negro como o Cygnus X-1.
Nós mergulharíamos para emergir
em um tempo e lugar exóticos e nunca imaginados.
Nossas noções de senso de realidade seriam severamente alteradas.
Talvez o cosmo seja infestado com buracos de minhoca
cada um deles um túnel para algum lugar.
Talvez outras civilizações, com tecnologias muito mais avançadas
estejam hoje viajando pelo Expresso Gravidade.
É mesmo possível que um buraco negro seja um portão
para outro universo, totalmente diferente.
As vidas e mortes das estrelas
parecem impossivelmente remotas da experiência humana
mesmo assim estão relacionadas de maneira muito íntima com nossos ciclos de vida.
A mesma matéria que nos fez
foi gerada há muito tempo atrás, longe daqui, em estrelas gigantes vermelhas.
Uma folha de grama, como Walt Whitman disse
"é a jornada para as estrelas."
A formação do sistema solar
pode ter se iniciado por uma explosão próxima de uma supernova.
Depois que o Sol se acendeu
sua luz ultravioleta se derramou na nossa atmosfera.
Seus raios gerando aquecimento.
E estas fontes de energia disparando a origem da vida.
Plantas armazenam a luz solar
convertendo energia solar em energia química.
Nós e os outros animais somos parasitas das plantas.
Todos nós somos, sem exceção, movidos a energia solar.
A evolução da vida é afetada por mutações.
Elas são causadas em parte pela radio- atividade natural e raios cósmicos.
Mas ambos são gerados nas espetaculares mortes de estrelas densas
milhares de anos-luz de distância.
Pense no calor do sol em seu rosto
em um dia de verão sem nuvens.
A 150 milhões de quilômetros de distância
nós podemos reconhecer seu poder.
O que nós sentiríamos em sua superfície fervente e luminosa
ou imersos em seu coração de fogo nuclear?
Veja bem, o Sol é uma estrela comum, até mesmo medíocre.
Nossos ancestrais adoraram o Sol e eles estavam longe de ser tolos.
É muito prudente reverenciar o Sol e as estrelas.
Porque somos suas crianças.
Nós testemunhamos os ciclos de vida das estrelas.
Elas nascem, envelhecem e então elas morrem.
Quanto mais o tempo passa, mais existem anãs brancas
mais estrelas de nêutrons, mais buracos negros.
Os remanescentes das estrelas se acumulam
enquanto as eras passam.
Mas o espaço interestelar também torna-se enriquecido de elementos pesados
com os quais formam-se novas gerações de estrelas e planetas
vida e inteligência.
Os eventos em uma estrela podem influenciar um mundo do outro lado da galáxia
e a bilhões de anos no futuro.
As vastas nuvens interestelares de gás e poeira
são berçários estelares.
Aqui inicia-se o inexorável colapso gravitacional
que domina as vidas das estrelas.
Sóis volumosos podem evoluir para uma gigante vermelha em alguns milhões de anos.
Morrendo jovens, sem deixarem a nuvem na qual foram criados.
Outros sóis, de vidas mais longas, perambulam para fora do berçário.
Nosso Sol é uma estrela
como a maioria das estrelas no céu.
A maioria das estrelas faz parte de sistemas estelares duplos ou múltiplos
e vivem para processar seu combustível nuclear durante bilhões de anos.
A galáxia tem 10 bilhões de anos de idade.
É velha o suficiente para ter contribuído
somente em poucas gerações de estrelas ordinárias.
Os objetos que encontramos em uma viagem através da Via Láctea
são estágios no ciclo de vida das estrelas.
Alguns são brilhantes e novos
e outros são tão velhos quanto a própria galáxia.
Ao redor da Via Láctea está um cinturão de matéria
o qual inclui os grupos globulares
cada qual contendo até um milhão de estrelas anciãs.
Nos centros desses grupos globulares e no núcleo da galáxia
existem imensos buracos negros
objetos de futuras explorações.
Nós na Terra nos maravilhamos, e como
com o retorno diário de nosso único Sol.
Mas em um planeta orbitando uma estrela em um distante grupo globular
manhãs mais gloriosas acontecem.
Não um 'nascer do sol', mas um 'nascer da galáxia'.
Um amanhecer preenchido com 400 bilhões de sóis
o amanhecer da Via Láctea.
Uma enorme espiral formada com nuvens de gás
condensando sistemas planetários, supergigantes luminosos
estrelas de meia idade
gigantes vermelhas, anãs brancas, nebulas planetárias, supernovas
estrelas de nêutrons, pulsares, buracos negros e
há razões para pensar, outros objetos exóticos
os quais ainda não descobrimos.
Neste mundo, acima do disco da Via Láctea
seria claro assim como está se tornando claro em nosso próprio mundo
que nós somos feitos dos átomos das estrelas
que nossa matéria e nossa forma são determinadas
pelo cosmo do qual somos uma parte.
Eu tenho só um momento, mas quero mostrar uma fotografia de Betelgeuse
na constelação de Órion.
A primeira imagem da superfície de outra estrela.
Mas a mais recente e excitante descoberta estelar
é uma supernova próxima
em uma galáxia acompanhante da Via Láctea.
Nós estamos vendo elementos químicos no processo de síntese
e demos a nossa primeira olhadela em uma supernova
através de um novo ramo da ciência: astronomia de neutrinos.
E agora estamos procurando nas proximidades, estrelas
discos de gás e poeira, em busca de uma explicação sobre
a origem dos planetas em nosso sistema solar.
Mundos podem estar se formando aqui.
É como uma foto instantânea do passado do nosso sistema solar.
E existem muitos destes discos sendo descobertos ultimamente de forma
que planetas podem ser muito comuns entre as estrelas da Via Láctea.