O que podemos aprender com as galáxias muito, muito distantes?

Numa divertida e emocionante palestra, o adolescente Henry Lin olha para algo inesperado no céu: distantes aglomerados de galáxias. Estudando as propriedades das maiores peças do universo, diz o premiado vencedor da Feira de Ciência da Intel, podemos aprender bastante acerca dos mistérios científicos do nosso próprio mundo e da nossa galáxia.

Eis algumas imagens de aglomerados de galáxias.

Eles são exatamente como parecem.

São enormes conjuntos de galáxias,

unidas pelas suas gravidades mútuas.

Assim, a maior parte dos pontos
que veem no ecrã

não são estrelas individuais

mas sim conjuntos de estrelas ou galáxias.

Agora, mostrando-vos algumas destas imagens,

espero que rapidamente se apercebam de que

os aglomerados de galáxias são belos objetos,

mas mais do que isso,

penso que os aglomerados de galáxias
são misteriosos,

surpreendentes

e úteis.

Úteis como os maiores laboratórios do universo.

E como laboratórios,
descrever aglomerados de galáxias

é descrever as experiências

que podemos fazer com eles.

E penso que existem quatro tipos principais,

e o primeiro tipo que quero descrever

é analisar o muito grande.

Então, quão grande?

Bem, eis a imagem de um
aglomerado de galáxias em particular.

É tão grande que a luz que passa através dele

é dobrada, é distorcida

pela gravidade extrema deste aglomerado.

E na realidade, se olharem atentamente

poderão ver anéis à volta deste aglomerado.

Para vos dar um número,

este aglomerado em específico

tem a massa de mil biliões de sóis.

É simplesmente impressionante o quão massivos
estes sistemas podem ser.

Mas mais do que a sua massa,

eles têm uma característica adicional.

São, na sua essência, sistemas isolados,

assim, se quisermos, podemos pensar neles

como uma versão reduzida de todo o universo.

E muitas das questões que possamos ter

acerca do universo em grande escala,

tais como:
De que forma funciona a gravidade?

podem ser respondidas estudando estes sistemas.

Então, esse era muito grande.

A segunda coisa é muito quente.

Ok, se eu pegar numa imagem de
um aglomerado de galáxias

e lhe retirar toda a luz das estrelas,

tudo o que me resta é esta enorme
mancha azul.

Esta é uma cor falsa.

Na realidade é luz raio X o que estamos a ver.

E a pergunta é, se não são as galáxias,

então o que estará a emitir esta luz?

A resposta é: gás quente,

gás a um milhão de graus —

na realidade, é plasma.

E a razão pelo qual é tão quente

leva-nos ao diapositivo anterior.

A gravidade extrema destes sistemas

acelera partículas de gás a grandes velocidades

e grandes velocidades significam
altas temperaturas.

Isto é a ideia principal,

mas a ciência é um rascunho.

Existem várias propriedades básicas
deste plasma

que ainda nos confundem,

nos intrigam

e ainda impelem o nosso conhecimento

da física do muito quente.

Terceira coisa: analisar o muito pequeno.

Para vos explicar isto, preciso de vos contar

um facto muito perturbante.

A maior parte da matéria do universo

não é feito de átomos.

Enganaram-vos.

A maior parte é feito de algo muito,
muito misterioso

a que chamamos matéria negra.

A matéria negra é algo que
não gosta muito de interagir,

exceto através da gravidade

e, é claro, gostaríamos de aprender mais
sobre ela.

Se forem um físico de partículas,

vão querer saber o que acontece quando fazemos
chocar coisas umas contra as outras.

E a matéria negra não é exceção.

Bom, como é que fazemos isso?

Para responder a essa questão,

vou ter que fazer outra pergunta,

que é: O que acontece quando
aglomerados de galáxias colidem?

Eis uma imagem.

Uma vez que os aglomerados de galáxias

são partes representativas do universo,
em versão reduzida,

são compostos maioritariamente de matéria negra

e é isso que veem neste púrpura azulado.

O vermelho representa o gás quente

e, claro, podem ver muitas galáxias.

O que aconteceu é o mesmo que
num acelerador de partículas

porém a muito grande, grande escala.

E isto é muito importante

porque o que significa é que efeitos
muito, muito pequenos

que dificilmente seriam detetados
num laboratório,

podem ser compostos e recompostos

em algo que possivelmente poderemos
observar na Natureza.

Então, é muito divertido.

A razão pela qual os aglomerados de galáxias

nos podem ensinar acerca da matéria negra,

a razão pela qual os aglomerados de galáxias

nos podem ensinar acerca da física
do muito pequeno

é precisamente por serem muito grandes.

Quarta coisa: a física do muito estranho.

Certamente o que disse até agora é de loucos.

Ok, se existe algo mais estranho

penso que tem que ser a energia negra.

Se atirar uma bola ao ar,

espero que ela suba.

O que não espero é que suba

a uma velocidade cada vez maior.

Da mesma forma, os cosmólogos compreendem

porque é que o universo se está a expandir.

O que não percebem é porque ele se expande

a uma velocidade cada vez maior.

Eles deram à causa desta

expansão acelerada um nome,

e chamaram-lhe energia negra.

E uma vez mais, queremos aprender mais
acerca disso.

Assim, uma pergunta em particular que temos é

como é que a energia negra afeta o universo

às escalas maiores?

Depende do quão forte ela for,

talvez a estrutura se forme mais rapidamente
ou mais lentamente.

Bom, o problema da estrutura de larga escala

do universo é que é horrivelmente complicada.

Eis uma simulação por computador.

E precisamos de uma forma de a simplificar.

Bem, gosto de pensar nisto como uma analogia.

Se quiser compreender o naufrágio do Titanic,

a coisa mais importante a fazer

não é fazer modelos das posições

de todas as pequenas peças do barco
que se partiram.

O mais importante a fazer é

localizar as duas grandes partes.

Da mesma forma, posso aprender muito
acerca do universo

à maior escala

localizando as maiores peças

e essas maiores peças são
os aglomerados de galáxias

Então, como cheguei ao final,

podem-se estar a sentir um pouco enganados.

Quero dizer, comecei a falar acerca

de como os aglomerados de galáxias são úteis

e dei algumas razões,

mas na realidade, qual é a sua utilidade?

Bem, para responder a isso

tenho que citar Henry Ford

quando lhe perguntaram acerca de carros.

Ele disse isto:

"Se eu tivesse perguntado às pessoas
o que elas queriam,

elas teriam dito cavalos mais rápidos."

Hoje, nós como sociedade, enfrentamos

muitos, muitos problemas difíceis.

E as soluções para esses problemas
não são óbvias.

Não são cavalos mais rápidos.

Vão requerer quantidades enormes

de criatividade científica.

Sim, precisamos de nos focar,

sim, precisamos nos concentrar,

mas precisamos também de nos lembrar que

inovação, criatividade, inspiração —

todas essas coisas aparecem

quando alargamos o nosso campo de visão,

quando recuamos,

quando afastamos a imagem.

E não consigo encontrar melhor forma de o fazer

senão estudando o universo que nos rodeia.
Obrigado.

(Aplausos)