WEBVTT 00:00:19.676 --> 00:00:20.920 No filme "Interestelar", 00:00:20.920 --> 00:00:24.597 temos uma visão detalhada de um buraco negro supermassivo. 00:00:24.597 --> 00:00:26.624 Em contraste com um fundo de gás brilhante, 00:00:26.624 --> 00:00:28.740 a força gravitacional massiva do buraco negro 00:00:28.740 --> 00:00:30.319 direciona a luz em um círculo. 00:00:30.319 --> 00:00:32.342 No entanto, essa não é uma fotografia real, 00:00:32.342 --> 00:00:34.308 mas uma versão de computação gráfica, 00:00:34.308 --> 00:00:37.698 uma interpretação do que pode ser a aparência de um buraco negro. NOTE Paragraph 00:00:38.351 --> 00:00:39.517 Cem anos atrás, 00:00:39.517 --> 00:00:43.118 Albert Einstein publicou sua teoria da relatividade geral. 00:00:43.166 --> 00:00:47.305 Desde então, cientistas já apresentaram muitos indícios que a confirmam. 00:00:47.626 --> 00:00:50.614 Mas algo previsto nessa teoria, os buracos negros, 00:00:50.614 --> 00:00:53.084 ainda não foi observado diretamente. 00:00:53.108 --> 00:00:56.078 Embora tenhamos uma ideia sobre a aparência de um buraco negro, 00:00:56.078 --> 00:00:59.117 na verdade, nunca fotografamos um. 00:00:59.141 --> 00:01:01.104 Entretanto, ficarão espantados em saber 00:01:01.104 --> 00:01:05.508 que talvez vejamos a primeira fotografia de um buraco negro nos próximos anos. 00:01:05.532 --> 00:01:09.374 Para isso, será necessária uma equipe internacional de cientistas, 00:01:09.374 --> 00:01:13.811 um telescópio do tamanho da Terra e um algorítimo que monta a imagem final. 00:01:14.621 --> 00:01:17.899 Não poderei mostrar uma fotografia real de um buraco negro hoje, 00:01:17.899 --> 00:01:20.734 mas quero dar a vocês uma breve visão do esforço envolvido 00:01:20.734 --> 00:01:22.421 em conseguir essa primeira foto. NOTE Paragraph 00:01:23.968 --> 00:01:27.564 Meu nome é Katie Bouman e sou doutoranda no MIT. 00:01:28.028 --> 00:01:30.055 Faço pesquisas em um laboratório 00:01:30.055 --> 00:01:33.273 que tenta fazer com que computadores vejam além de imagens e vídeo. 00:01:33.801 --> 00:01:35.557 Apesar de não ser astrônoma, 00:01:35.897 --> 00:01:40.192 hoje quero mostrar como pude contribuir para esse interessante projeto. NOTE Paragraph 00:01:42.223 --> 00:01:45.154 Se olharem além das luzes da cidade hoje, 00:01:45.154 --> 00:01:48.950 poderão ter a sorte de uma vista deslumbrante da Via Láctea. 00:01:49.655 --> 00:01:52.117 E, se olhassem além das milhões de estrelas, 00:01:52.117 --> 00:01:55.872 26 mil anos-luz em direção ao interior do espiral da Via Láctea, 00:01:55.920 --> 00:01:59.171 encontrariam um aglomerado de estrelas bem ao centro. 00:01:59.425 --> 00:02:02.585 Espiando além da poeira galáctica com telescópios de infravermelho, 00:02:02.585 --> 00:02:06.562 astrônomos vêm observando essas estrelas por mais de 16 anos. 00:02:06.562 --> 00:02:09.665 Mas o mais espetacular é o que eles não veem. 00:02:10.199 --> 00:02:13.265 Essas estrelas parecem orbitar em torno de um objeto invisível. 00:02:15.559 --> 00:02:18.944 Monitorando o trajeto dessas estrelas, astrônomos concluíram 00:02:18.944 --> 00:02:22.229 que a única coisa pequena e pesada o suficiente para gerar o movimento 00:02:22.229 --> 00:02:24.345 é um buraco negro supermassivo, 00:02:24.345 --> 00:02:28.523 um objeto tão denso que suga tudo que passa por perto, 00:02:28.523 --> 00:02:30.017 até a luz. NOTE Paragraph 00:02:30.017 --> 00:02:33.078 Mas o que acontece se olharmos mais a fundo? 00:02:33.078 --> 00:02:37.811 É possível enxergar algo que, por definição, é impossível de ser visto? 00:02:39.509 --> 00:02:42.753 Ocorre que, se dermos um close ao comprimento de ondas de rádio, 00:02:42.777 --> 00:02:46.809 esperamos ver um círculo de luz gerado pela lente gravitacional do plasma quente 00:02:46.828 --> 00:02:48.747 movendo-se em torno do buraco negro. 00:02:48.771 --> 00:02:52.801 Ou seja, o buraco negro lança uma sombra nesse cenário de material brilhante, 00:02:52.801 --> 00:02:54.733 criando uma esfera de escuridão. 00:02:55.446 --> 00:02:58.785 Esse círculo brilhante revela o horizonte de eventos do buraco negro, 00:02:58.809 --> 00:03:01.209 no qual a força gravitacional torna-se tão intensa 00:03:01.233 --> 00:03:03.399 que nem a luz consegue escapar. 00:03:04.793 --> 00:03:07.652 As equações de Einstein preveem tamanho e forma do círculo, 00:03:07.676 --> 00:03:10.858 então fotografá-lo não seria apenas legal: 00:03:10.858 --> 00:03:13.470 também ajudaria a verificar se as equações se sustentam 00:03:13.470 --> 00:03:16.106 nas situações extremas ao redor do buraco negro. NOTE Paragraph 00:03:16.480 --> 00:03:19.038 No entanto, esse buraco negro está tão distante de nós 00:03:19.038 --> 00:03:22.136 que, da Terra, esse círculo aparece incrivelmente pequeno: 00:03:22.136 --> 00:03:25.726 do mesmo tamanho de uma laranja na superfície da Lua. 00:03:26.328 --> 00:03:29.152 Isso faz com que seja extremamente difícil fotografá-lo. 00:03:30.215 --> 00:03:31.517 Mas por quê? 00:03:32.082 --> 00:03:35.270 Tudo se resume a uma simples equação. 00:03:35.270 --> 00:03:37.716 Devido a um fenômeno chamado difração, 00:03:37.716 --> 00:03:41.419 há limites fundamentais para os menores objetos que conseguimos ver. 00:03:42.359 --> 00:03:45.885 Essa equação governante diz que, para vermos coisas cada vez menores, 00:03:45.885 --> 00:03:48.642 precisamos construir telescópios cada vez maiores. 00:03:48.642 --> 00:03:51.711 Mas, até com os telescópios ópticos mais potentes aqui na Terra, 00:03:51.711 --> 00:03:54.270 não chegamos nem perto da resolução necessária 00:03:54.270 --> 00:03:56.328 para retratar a superfície da Lua. 00:03:56.424 --> 00:04:00.011 Aliás, mostro aqui uma das imagens com maior resolução já tiradas 00:04:00.011 --> 00:04:01.438 da Lua daqui da Terra. 00:04:01.438 --> 00:04:03.995 Possui aproximadamente 13 mil pixels, 00:04:03.995 --> 00:04:08.045 e, ainda, cada pixel contém 1,5 milhões de laranjas. NOTE Paragraph 00:04:08.966 --> 00:04:10.938 Então, quão grande deve ser o telescópio 00:04:10.938 --> 00:04:13.713 para podermos ver uma laranja na superfície da Lua 00:04:13.713 --> 00:04:15.965 e, por extensão, nosso buraco negro? 00:04:15.989 --> 00:04:17.793 Bem, analisando os números, 00:04:17.793 --> 00:04:21.503 calculamos facilmente que precisaríamos de um telescópio do tamanho da Terra. NOTE Paragraph 00:04:21.574 --> 00:04:22.648 (Risos) NOTE Paragraph 00:04:22.648 --> 00:04:24.847 Se conseguíssemos construir esse telescópio, 00:04:24.847 --> 00:04:27.614 poderíamos começar a avistar esse distinto círculo de luz 00:04:27.614 --> 00:04:30.337 que indica o horizonte de eventos do buraco negro. 00:04:30.731 --> 00:04:33.539 Essa fotografia não mostraria todos os detalhes que vemos 00:04:33.539 --> 00:04:35.225 nas versões de computação gráfica, 00:04:35.225 --> 00:04:37.724 mas permitiria que tivéssemos a primeira visão 00:04:37.724 --> 00:04:40.211 do ambiente intermediário ao redor do buraco negro. NOTE Paragraph 00:04:40.767 --> 00:04:42.420 No entanto, como podem imaginar, 00:04:42.420 --> 00:04:46.044 construir um telescópio do tamanho da Terra é impossível. 00:04:46.092 --> 00:04:49.509 Mas, nas palavras de Mick Jagger: "Você nem sempre consegue o que quer, 00:04:49.509 --> 00:04:53.005 mas, se tentar, às vezes, vai perceber que consegue o que precisa". 00:04:53.268 --> 00:04:55.732 Conectando telescópios do mundo todo, 00:04:55.732 --> 00:04:59.310 uma parceria internacional chamada Event Horizon Telescope 00:04:59.310 --> 00:05:02.427 está criando um telescópio computacional do tamanho da Terra 00:05:02.451 --> 00:05:06.258 que soluciona estruturação no nível do horizonte de eventos do buraco negro. 00:05:06.535 --> 00:05:10.372 Essa rede de telescópios deve tirar a primeira foto de um buraco negro 00:05:10.372 --> 00:05:11.861 no ano que vem. 00:05:13.945 --> 00:05:17.283 Todos os telescópios nessa rede mundial trabalham juntos. 00:05:17.283 --> 00:05:19.813 Ligados pelo horário preciso dos relógios atômicos, 00:05:19.813 --> 00:05:22.614 as equipes de pesquisadores em cada local congelam a luz 00:05:22.614 --> 00:05:25.686 coletando milhares de terabytes em dados. 00:05:25.686 --> 00:05:30.723 Esses dados são processados em um laboratório aqui em Massachusetts. NOTE Paragraph 00:05:32.631 --> 00:05:34.425 Então, como funciona isso? 00:05:34.425 --> 00:05:37.566 Lembram-se de que, para vermos o buraco negro no centro na galáxia, 00:05:37.566 --> 00:05:40.858 precisamos construir aquele telescópio do tamanho da Terra? 00:05:40.882 --> 00:05:44.664 Por um momento, vamos imaginar que conseguimos construir esse telescópio. 00:05:44.874 --> 00:05:48.649 Seria como transformar a Terra em uma bola de espelhos gigante. 00:05:49.254 --> 00:05:51.228 Cada espelho receberia luz 00:05:51.228 --> 00:05:54.075 que poderíamos, então, juntar para formar uma imagem. 00:05:54.075 --> 00:05:56.750 Agora, imaginem que removamos a maior parte dos espelhos, 00:05:56.750 --> 00:05:58.756 deixando restar apenas alguns. 00:05:58.780 --> 00:06:03.047 Ainda poderíamos juntar essas informações, mas agora há muitos buracos. 00:06:03.698 --> 00:06:08.071 Os espelhos restantes representam os locais onde temos telescópios. 00:06:08.095 --> 00:06:12.174 É um número incrivelmente pequeno de leituras para formar uma imagem. 00:06:12.198 --> 00:06:16.036 Mas, apesar de só recebermos luz em alguns locais, 00:06:16.060 --> 00:06:19.483 conforme a Terra gira, podemos ver outras leituras. 00:06:19.507 --> 00:06:23.290 Ou seja, conforme a bola de espelhos gira, os espelhos mudam de lugar 00:06:23.290 --> 00:06:26.249 e podemos observar partes diferentes da imagem. 00:06:26.273 --> 00:06:30.291 Os algorítimos de imagem que desenvolvemos preenchem os espaços na bola de espelhos 00:06:30.291 --> 00:06:33.312 para reconstruir a imagem subjacente do buraco negro. 00:06:33.452 --> 00:06:36.032 Se tivéssemos telescópios em todos os lugares do globo, 00:06:36.032 --> 00:06:37.937 ou seja, a bola de discos inteira, 00:06:37.937 --> 00:06:39.381 isso seria trivial. 00:06:39.405 --> 00:06:42.727 No entanto, vemos apenas algumas amostras e, por isso, 00:06:42.751 --> 00:06:45.139 há um número infinito de imagens possíveis 00:06:45.163 --> 00:06:48.127 que são coerentes com as leituras dos telescópios. 00:06:48.751 --> 00:06:51.767 Mas nem todas as imagens são criadas igualmente. 00:06:52.209 --> 00:06:56.667 Algumas parecem mais com nossa ideia de imagem do que outras. 00:06:56.667 --> 00:06:59.719 Meu papel ao ajudar a fotografar o buraco negro pela primeira vez 00:06:59.719 --> 00:07:02.707 é desenvolver algorítimos que encontrem a imagem mais aceitável 00:07:02.707 --> 00:07:05.139 que se encaixe nas leituras do telescópio. NOTE Paragraph 00:07:06.487 --> 00:07:10.429 Assim como desenhistas forenses usam descrições limitadas 00:07:10.453 --> 00:07:13.987 para reconstruir uma fotografia com conhecimento em estruturas faciais, 00:07:13.991 --> 00:07:17.306 os algorítimos que desenvolvo usam dados limitados do telescópio 00:07:17.306 --> 00:07:21.628 para nos levar a uma imagem que também se pareça com as substâncias no universo. 00:07:22.176 --> 00:07:25.827 Usando esses algorítimos, podemos reconstruir imagens 00:07:25.851 --> 00:07:28.031 a partir desses poucos dados ruidosos. 00:07:28.055 --> 00:07:32.584 Aqui está um exemplo de reconstrução feita com dados simulados, 00:07:32.584 --> 00:07:36.507 em que simulamos apontar os telescópios para o buraco negro no centro da galáxia. 00:07:37.174 --> 00:07:39.253 Apesar de ser apenas uma simulação, 00:07:39.253 --> 00:07:41.513 esse tipo de reconstrução nos dá esperança 00:07:41.513 --> 00:07:45.106 de que logo poderemos, de fato, fotografar um buraco negro 00:07:45.130 --> 00:07:47.775 e, a partir disso, determinar sua circunferência. 00:07:50.178 --> 00:07:53.091 Gostaria muito de falar sobre os detalhes desse algorítimo, 00:07:53.091 --> 00:07:55.575 mas, para a sorte de vocês, não temos tempo. NOTE Paragraph 00:07:55.599 --> 00:07:57.600 Ainda assim, quero dar uma breve noção 00:07:57.600 --> 00:07:59.902 sobre como definimos a aparência do universo 00:07:59.902 --> 00:08:03.692 e como usamos isso para reconstruir e verificar nossos resultados. 00:08:05.180 --> 00:08:07.676 Como há um número infinito de imagens possíveis, 00:08:07.676 --> 00:08:10.041 que bem explicam as determinações do telescópio, 00:08:10.041 --> 00:08:12.686 temos que escolher entre elas de alguma forma. 00:08:12.758 --> 00:08:14.596 Fazemos isso classificando as imagens 00:08:14.596 --> 00:08:17.430 com base na probabilidade de serem imagens do buraco negro 00:08:17.430 --> 00:08:19.912 e escolhendo a mais provável. NOTE Paragraph 00:08:19.984 --> 00:08:22.378 O que isso significa? 00:08:22.402 --> 00:08:24.270 Imaginem que tentamos montar um modelo 00:08:24.270 --> 00:08:27.563 que mostra a probabilidade de uma imagem aparecer no Facebook. 00:08:27.611 --> 00:08:29.312 Seria preferível que ele mostrasse 00:08:29.312 --> 00:08:32.557 que é bem improvável que alguém poste essa imagem ruidosa à esquerda, 00:08:32.557 --> 00:08:36.376 e que é bem provável que alguém poste uma "selfie" como a da direita. 00:08:36.638 --> 00:08:38.261 A imagem ao centro está desfocada, 00:08:38.261 --> 00:08:41.790 então, embora seja mais provável vê-la no Facebook do que a imagem ruidosa, 00:08:41.790 --> 00:08:44.900 é menos provável vê-la ao compará-la com a "selfie". NOTE Paragraph 00:08:45.712 --> 00:08:47.986 Mas, quando se trata de imagens do buraco negro, 00:08:47.986 --> 00:08:51.528 deparamo-nos com um enigma: nunca vimos um buraco negro. 00:08:52.012 --> 00:08:54.327 Então, como deve ser a imagem de um buraco negro, 00:08:54.327 --> 00:08:57.265 e o que supor sobre a estrutura dos buracos negros? 00:08:57.789 --> 00:09:00.421 Podemos tentar usar imagens de simulações que fizemos, 00:09:00.445 --> 00:09:02.975 como a imagem do buraco negro de "Interestelar", 00:09:02.975 --> 00:09:05.913 mas, se fizermos isso, podemos causar sérios problemas. 00:09:07.461 --> 00:09:10.841 O que aconteceria se a teoria de Einstein não fosse sustentada? 00:09:10.865 --> 00:09:14.876 Ainda íamos querer reconstruir um cenário preciso do que estava acontecendo. 00:09:14.900 --> 00:09:18.271 Se incorporarmos demais as equações de Einstein em nossos algorítimos, 00:09:18.271 --> 00:09:21.026 vamos acabar vendo o que esperamos ver. 00:09:21.074 --> 00:09:23.044 Queremos deixar as opções em aberto 00:09:23.044 --> 00:09:26.297 para caso haja um elefante gigante no centro da galáxia. NOTE Paragraph 00:09:26.321 --> 00:09:27.471 (Risos) NOTE Paragraph 00:09:27.942 --> 00:09:30.931 Tipos diferentes de imagens têm características bem distintas. 00:09:30.955 --> 00:09:34.177 Podemos diferenciar facilmente imagens de simulação do buraco negro 00:09:34.177 --> 00:09:36.803 das fotos tiradas todos os dias aqui na Terra. 00:09:36.827 --> 00:09:39.931 Precisamos saber dizer aos algorítimos como as imagens são 00:09:39.955 --> 00:09:43.204 sem aplicar somente um tipo de característica. 00:09:43.755 --> 00:09:45.648 Uma forma de contornarmos isso 00:09:45.648 --> 00:09:48.710 é aplicando características de diferentes tipos de imagens 00:09:48.710 --> 00:09:52.840 para ver como o tipo de imagem que adotamos afeta as reconstruções. 00:09:54.542 --> 00:09:57.947 Se todos os tipos de imagem produzem uma imagem similar, 00:09:57.947 --> 00:09:59.918 podemos começar a ficar mais confiantes 00:09:59.918 --> 00:10:04.341 de que as suposições que estamos fazendo não influenciam muito a foto. NOTE Paragraph 00:10:04.365 --> 00:10:07.155 É quase como dar a mesma descrição 00:10:07.155 --> 00:10:10.351 a três desenhistas de diferentes partes do mundo. 00:10:10.399 --> 00:10:13.259 Se todos produzirem um rosto parecido, 00:10:13.259 --> 00:10:14.860 podemos começar a confiar 00:10:14.860 --> 00:10:18.356 que não estão aplicando suas tendências culturais nos desenhos. 00:10:20.040 --> 00:10:23.355 Uma forma de aplicarmos diferentes características de imagem 00:10:23.379 --> 00:10:25.900 é usando partes de imagens existentes. 00:10:26.374 --> 00:10:30.834 Pegamos um grande conjunto de imagens e as repartimos em pequenos pedaços. 00:10:31.300 --> 00:10:35.585 Podemos considerar cada pedaço uma peça de quebra-cabeça. 00:10:35.609 --> 00:10:39.737 E utilizamos peças comumente vistas para montar uma imagem 00:10:39.737 --> 00:10:42.409 que se encaixa nas leituras do telescópio. NOTE Paragraph 00:10:46.600 --> 00:10:50.343 Tipos diferentes de imagens têm conjuntos diferentes de peças. 00:10:51.367 --> 00:10:54.173 Então, o que acontece quando pegamos os mesmos dados 00:10:54.173 --> 00:10:58.303 mas usamos conjuntos diferentes de peças para reconstruir a imagem? 00:10:58.303 --> 00:11:02.243 Vamos começar com as peças da simulação da imagem do buraco negro. 00:11:03.941 --> 00:11:05.554 Bem, parece aceitável. 00:11:05.554 --> 00:11:08.094 É como esperamos que seja um buraco negro. 00:11:08.094 --> 00:11:09.287 Mas será que a obtivemos 00:11:09.287 --> 00:11:12.601 porque utilizamos partes de imagens de simulação do buraco negro? 00:11:12.829 --> 00:11:16.869 Vamos tentar outro conjunto de peças de outros objetos astronômicos. 00:11:18.274 --> 00:11:20.400 Conseguimos uma imagem semelhante. 00:11:20.424 --> 00:11:22.480 E que tal partes de imagens cotidianas, 00:11:22.480 --> 00:11:25.445 como as fotos que tiramos com nossas câmeras? 00:11:26.642 --> 00:11:28.787 Ótimo, vemos a mesma imagem. 00:11:28.787 --> 00:11:32.153 Quando obtemos a mesma imagem de todos os conjuntos de peças, 00:11:32.153 --> 00:11:34.153 podemos começar a ficar mais confiantes 00:11:34.153 --> 00:11:38.749 de que as suposições que fazemos não influenciam muito a imagem final. NOTE Paragraph 00:11:40.046 --> 00:11:43.299 Também podemos pegar o mesmo conjunto de peças, 00:11:43.323 --> 00:11:45.812 como aquelas extraídas de imagens cotidianas, 00:11:45.836 --> 00:11:49.436 e usá-las para reconstruir vários tipos diferentes de imagens originais. 00:11:49.460 --> 00:11:50.731 Então, nas simulações, 00:11:50.755 --> 00:11:54.530 imaginamos que um buraco negro se parece com outros objetos astronômicos, 00:11:54.530 --> 00:11:58.379 bem como imagens cotidianas se parecem com elefantes no centro da galáxia. 00:11:58.379 --> 00:12:01.199 Quando os resultados dos algorítimos abaixo são semelhantes 00:12:01.199 --> 00:12:03.715 à simulação de imagem real acima, 00:12:03.715 --> 00:12:07.061 podemos começar a confiar em nossos algorítimos. 00:12:07.109 --> 00:12:10.816 E quero destacar aqui que todas essas images foram criadas 00:12:10.816 --> 00:12:13.794 juntando pequenas peças de fotografias cotidianas, 00:12:13.918 --> 00:12:16.353 como as que tiramos com nossas câmeras. 00:12:16.377 --> 00:12:19.853 Então, uma imagem de um buraco negro jamais vista 00:12:19.853 --> 00:12:24.331 pode ser criada se juntarmos imagens que vemos o tempo todo. 00:12:24.682 --> 00:12:27.021 Ideias de imagens como essas permitirão 00:12:27.021 --> 00:12:29.748 que tiremos as primeiras fotos de um buraco negro 00:12:30.026 --> 00:12:32.447 e, com sorte, comprovemos as famosas teorias NOTE Paragraph 00:12:32.447 --> 00:12:35.125 com as quais os cientistas contam diariamente. 00:12:35.603 --> 00:12:38.275 Mas é claro que a obtenção de ideias como essas 00:12:38.275 --> 00:12:41.662 nunca teria sido possível sem a incrível equipe de pesquisadores 00:12:41.662 --> 00:12:43.835 com quem tenho o privilégio de trabalhar. 00:12:43.957 --> 00:12:45.122 Ainda me surpreende 00:12:45.122 --> 00:12:48.445 que, embora tenha começado o projeto sem conhecimento em astrofísica, 00:12:48.445 --> 00:12:50.908 o que alcançamos por meio dessa colaboração singular 00:12:50.908 --> 00:12:53.766 poderá resultar nas primeiras imagens de um buraco negro. 00:12:54.410 --> 00:12:57.024 Mas grandes projetos como o Event Horizon Telescope 00:12:57.024 --> 00:12:59.924 obtêm êxito devido a todo o conhecimento interdisciplinar 00:12:59.924 --> 00:13:02.060 que pessoas diferentes trazem. 00:13:02.122 --> 00:13:06.014 Somos uma mistura de astrônomos, físicos, matemáticos e engenheiros. 00:13:06.014 --> 00:13:10.077 Em breve, será possível alcançar algo que já foi considerado impossível. NOTE Paragraph 00:13:10.523 --> 00:13:12.829 Gostaria de encorajá-los a saírem 00:13:12.829 --> 00:13:15.020 e ajudarem a ampliar os limites da ciência, NOTE Paragraph 00:13:15.020 --> 00:13:18.634 mesmo que, no início, pareça tão misterioso quanto um buraco negro. NOTE Paragraph 00:13:18.906 --> 00:13:20.079 Obrigada. 00:13:20.319 --> 00:13:21.654 (Aplausos)