Os buracos negros têm sido objeto de intenso interesse desde que os cientistas começaram a especular sobre sua existência. Originalmente proposto no início do século 20 como consequência da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, os buracos negros se tornaram um assunto dominante algumas décadas depois. Em 1971, a primeira evidência física de buracos negros foi encontrada e em 2016, a existência de ondas gravitacionais foi confirmada pela primeira vez.
Esta descoberta deu início a uma nova era na astrofísica, permitindo que as pessoas soubessem que a colisão entre objetos massivos (buracos negros e / ou estrelas de nêutrons) cria ondulações no espaço-tempo que podem ser detectadas a anos-luz de distância. Para dar às pessoas uma noção de como esses eventos são profundos, Álvaro Díez criou a Calculadora de Colisão do Buraco Negro (BHCC) – uma ferramenta que permite ver qual seria o resultado de uma colisão entre um buraco negro e qualquer objeto astronômico!
O BHCC está disponível no site Omni Calculator, o mesmo lugar onde se podem encontrar calculadoras para determinar quantas civilizações alienígenas poderiam existir em nossa galáxia em um determinado momento (a Calculadora de Civilização Alienígena), o tempo que levaria para fazer uma viagem interestelar (a Calculadora de Viagem Espacial), e a velocidade necessária para enviar um foguete em órbita (a Calculadora de Equações de Foguete). E essa é apenas a seção de Física!
Como a equipe que projetou essas calculadoras (Steven Wooding e Dominik Czernia), Diez é um físico que usou seu amor pela ciência na criação de ferramentas educacionais. Depois de receber seu B.A. em Física fundamental em sua Espanha natal e completando dois estágios no CERN, ele se mudou para Varsóvia para fazer um mestrado em modelagem computacional de fenômenos físicos.
Durante esse tempo, Diez também trabalhou para uma série de blogs espanhóis, escrevendo sobre ciência e tecnologia. Eventualmente, ele se inspiraria nas recentes descobertas da astrofísica para criar sua própria calculadora especializada:
“Nos últimos anos, temos aprendido exponencialmente mais sobre os buracos negros, graças aos avanços na pesquisa, como a capacidade de detectar ondas gravitacionais. No entanto, eu sempre descobri que esses objetos são cercados por um mistério, então eu queria, ironicamente, lançar alguma luz sobre esses vestígios obscuros de estrelas, mas de uma forma divertida e interativa. Então, pensei que uma calculadora interativa sobre colisões de buracos negros poderia ser uma ótima maneira!”
“Mistério” é certamente um termo adequado quando se trata de buracos negros. Simplificando, esses objetos são os restos de estrelas que consumiram o resto de seu combustível e sofreram colapso gravitacional. Isso os faz encolher até atingirem o raio de Schwarzschild – para o qual Diez também projetou uma calculadora! Também conhecido como “Horizonte de eventos”, este é o limite dentro do qual as leis da física se quebram, resultando em uma “singularidade”.
Por causa das forças gravitacionais extremas envolvidas, até mesmo a luz não pode escapar da superfície de um buraco negro, razão pela qual eles são completamente inacessíveis e indetectáveis (também conhecido como “preto”). A única maneira de estudá-los é observando seus efeitos no espaço ao redor deles, como os discos de acreção brilhantes que se formam além de seu Horizonte de Eventos (que é como a primeira imagem de um buraco negro foi tirada).
Mas, como Diez explica na página inicial do BHCC, os buracos negros são, na verdade, aparentemente simples. “Em termos gerais, os buracos negros são um dos objetos mais simples de se trabalhar no Universo”, afirma. “Os detalhes são o que os tornam estranhos e complicados.” Diez explicou como a calculadora funciona da seguinte maneira (instruções também estão disponíveis no site), mostrando como, com algumas aproximações, as coisas podem ser mantidas simples:
“Então, o que a calculadora faz é um cálculo de” primeira aproximação “para determinar a energia liberada quando um buraco negro” come “outro objeto astronômico. O procedimento básico envolve o cálculo da energia potencial gravitacional inicial e final do objeto que cai no buraco negro. A partir daí, presumo que o buraco negro seja não rotativo (para simplificar) e aplico um fator de eficiência conhecido para saber quanto dessa energia é liberada. Os resultados mostram realmente a magnitude dos buracos negros e as energias que eles são capazes de liberar durante uma colisão.”
Como um experimento mental, Diez oferece um cálculo de como seria se um buraco negro colidisse e consumisse uma estrela semelhante ao Sol. Basicamente, se uma estrela do tipo G da sequência principal (anã amarela) colidisse e fosse consumida por um buraco negro de 5 massas solares, ela produziria 107,257 x 1015 Megajoules de ondas de energia, o que é cerca de 27,9 x 1024 vezes o que consumimos aqui na Terra anualmente.
Em termos de sua finalidade (tornar a ciência divertida vs. aplicações acadêmicas), Diez indicou que a calculadora fica em algum lugar no meio. No final, seu verdadeiro objetivo era tornar a astrofísica acessível:
“Quero que seja um ponto de partida para as pessoas interessadas em ciência que não tiveram nenhum treinamento formal em astronomia ou cosmologia. A ideia desta calculadora não é obter resultados em nível de pesquisa, mas torná-los compreensíveis para todos. Sempre adorei fazer pesquisas científicas, mas para mim, nada se compara a ajudar os outros a ver o quão incrível é o nosso universo.”
Além da Calculadora do Buraco Negro e da Calculadora do Raio de Schwarzschild, Diez também desenvolveu a Calculadora da Temperatura do Buraco Negro, que permite aos usuários medir a temperatura de um buraco negro com base em sua massa. Ele também contribuiu com uma Calculadora de descoberta de exoplanetas, que permite aos usuários inferir a massa e a órbita de um exoplaneta com base na estrela e no método de detecção envolvido.
Ele também é o criador da Calculadora de Distância da Lei de Hubble e da Calculadora de Expansão do Universo, que dá aos usuários a capacidade de calcular a velocidade que qualquer galáxia está se movendo em relação a nós e a expansão cósmica com base na Lei de Hubble. Ele também fez parceria com o Dr. Milosz Panfil, que possui um Ph.D. em física quântica (também da Universidade de Varsóvia), para criar a Calculadora do Período Orbital – para determinar as órbitas de planetas e estrelas binárias.
O que vem a seguir, você pode perguntar? Bem, parece que Diez também tem algumas idéias sobre isso. Principalmente, envolvem a criação de mais calculadoras, que ele considera um recurso subutilizado quando se trata de comunicação científica. Como ele disse, ele também espera se expandir além do reino da física:
“Tenho trabalhado em algumas calculadoras Coronavirus para ajudar as pessoas a tomarem melhores decisões nestes tempos difíceis, e também estou trabalhando em uma colaboração com universidades de toda a Europa para incluir calculadoras como uma forma de tornar a Noite dos Pesquisadores (a maior ciência evento de comunicação que conheço) ser mais interativo e atraente para todos. A ciência funciona e uma sociedade com mentalidade científica funciona melhor!”
Um dos maiores ativos da era da informação é a maneira como permite que educadores e cientistas se comuniquem diretamente com um público mais amplo. Por meio de ferramentas e aplicativos compartilhados, as pessoas podem ver por si mesmas como funcionam alguns dos maiores avanços científicos e conceitos da história. Como a exploração espacial moderna, a acessibilidade é a chave!
Para saber mais sobre as MUITAS ferramentas e aplicativos que eles possuem, vá até o site Omni Calculator e dê uma olhada.
Adendo: O valor da Massa do Buraco Negro (antes da Colisão) é um valor definido. Você pode ajustá-lo, mas não afetará o resultado. O autor indicou que isso ocorre intencionalmente com o propósito de manter esta calculadora introdutória simples e a ausência de efeitos relativísticos aparentemente tem o mesmo propósito. Ele afirma ainda que a aproximação de energia de 7% (da massa do objeto) é consistente com aproximações semelhantes feitas em um estudo da NASA de 2014.
Publicado em 13/09/2020 14h01
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