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X
Hoje eu gostaria de falar com vocês sobre meus primeiros dias no MIT
e da pesquisa que eu fiz aqui.
Isto foi há muito tempo.
Eu consegui meu Ph.D. na Holanda, em física nuclear,
e eu vim para o MIT em janeiro de 1966, quase 34 anos atrás.
E a idéia era
que eu só ia passar um ano aqui
em uma posição de pós-doutorado,
mas eu gostei tanto que nunca fui embora,
e eu não me arrependo.
Juntei-me ao grupo de astronomia de raios-X aqui do professor Rossi.
Agora, X-ray astronomia tem de ser feito
acima da atmosfera da Terra
ou, pelo menos, perto da parte superior da atmosfera da Terra
porque os raios X são absorvidos pelo ar,
ao contrário de astronomia óptica e radioastronomia,
que podem ser feitas a partir do solo.
O tipo de raios X que medimos
não são diferentes daquelas que o seu dentista está usando
quando ele tira uma imagem de raios-X.
A faixa de energia destes raios X
está em algum lugar entre um e 30, 40 quilo-elétron volts,
e se você não sabe o que um volt kilo-elétron é,
isso é bom, também,
mas nunca se expressa a energia de um raio-X em termos de joules,
porque o número se torna tão ridiculamente pequeno.
Durante a Segunda Guerra Mundial, na Alemanha de Hitler,
Wernher von Braun desenvolveu os foguetes V-2
para fins de guerra destrutiva.
Foi desenvolvido na Peenemuende.
E depois da guerra,
os americanos usaram esses foguetes V-2 para fins científicos,
E os primeiros vôos de foguetes a procurar raios-X vindos do sol
ocorreram em 1948.
E raios-X foram encontrados a partir do sol.
Isso foi uma grande surpresa.
E o poder, a energia por segundo que o Sol irradia em raios X
dividida pela potência óptica,
que é quase toda a radiação do Sol -
Eu vou dar-lhe o símbolo do Sol -
é de aproximadamente 10^ -7
portanto, apenas um décimo milionésimo de toda a energia sai em raios-X.
Então, do ponto de vista energético, é muito, muito pouco.
Isso varia muito, também.
Mas é, realmente, muito pouco.
Em 1962, os cientistas aqui em Cambridge,
entre eles, o professor Bruno Rossi,
que era professor no MIT,
e Riccardo Giacconi e Herb Gursky -
que estavam trabalhando através da rua
na American Science and Engineering -
Tentaram fazer uma experiência
para ver se eles poderiam detectar raios X
vindos de objetos de fora do nosso sistema solar.
Agora, as chances eram muito baixos que eles teriam sucesso.
e a razão é muito simples.
Se você tomar o Sol e movê-lo para as estrelas mais próximas,
que é tipicamente dez a cem anos-luz,
você não teria a menor chance de ver raios-X.
De facto, a sensibilidade dos detectores naquele tempo
era muito baixa, pelo menos, nove ordens de magnitude,
um fator de um bilhão.
Para surpresa de todos -
para todos, sim surpresa, feliz, devo dizer -
eles conseguiram, e eles descobriram um objeto
que mais tarde foi chamado de Sco X-1.
É na constelação do Escorpião,
"X" está para raios X,
e "1" para a primeira fonte de raios-X naquela constelação.
A saída de energia total da referida fonte
era cerca de 10 mil vezes mais do que a do sol.
Isso não faz a fonte de tão especial,
porque existem muitas estrelas no céu
Que irradiam bem mais energia que nosso sol
mas o que é tão especial sobre Sco X-1,
que potência de raios X sobre a potência óptica para Sco X-1
foi de cerca de 1.000.
Em outras palavras, os raios X são a principal fonte de energia
e a potência óptica é , digamos, um subproduto
enquanto que com o Sol, a potência óptica é a principal
E os raios-X são o subproduto.
E assim a questão 64 dólares naqueles dias era,
o que podem ser esses objetos?
Eles devem ser muito diferentes do Sol,
e é isso que eu quero discutir com vocês.
Quando eu vim para o MIT em 1966,
havia cerca de seis dessas fontes de raios-X
conhecidas no céu.
Hoje existem milhares conhecidas, mas havia seis naquela época.
E eles foram descobertos a partir de vôos de foguetes.
Esses foguetes seriam lançados, tipicamente de White Sands,
e eles passariam aproximadamente cinco minutos
acima da atmosfera da Terra.
E durante aqueles cinco minutos eles escaneavam o céu
e seis fontes foram descobertos.
Eu entrei aqui o grupo do professor George Clark,
que ainda é um professor do MIT.
Ele estava trabalhando em observações a serem feitas
A partir de balões que voavam muito alto.
Então, nós iríamos construir um telescópio,
E o lançaríamos em um balão
e iríamos perto do topo da atmosfera da Terra.
Não é tão bom quanto um vôo de foguete
que fica completamente fora da atmosfera da Terra,
mas os voos em balões pode durar
bem mais do que os cinco minutos dos foguetes
Nós poderíamos voar horas e, se tivéssemos sorte, até mesmo dias,
mas o preço que pagagamos por isso
é que mesmo que
Só restasse pouquíssima atmosfera acima de nós,
cerca de 0,3 por cento da atmosfera ainda restava -
Isso ainda provocou um efeito de absorção
assim, nós perdemos raios-X que os vôos de foguete não perderiam.
Mas tivemos a grande vantagem de muitas e muitas horas.
Para lhe dar uma ideia aproximada do que levou naqueles dias -
Eu trabalhei sobre isso com os alunos de pós-graduação
e com muitos alunos de graduação -
um telescópio, naqueles dias,
custava, tipicamente , um milhão de dólares para ser construído
e levaríamos dois anos para construir um.
Os balões que precisávamos para lançá-los
custavam cerca de 100.000 dólares, naqueles dias,
e o hélio que precisávamos para chegar até lá custava cerca de US $ 80.000,
E a carga útil de nosso telescópio era de , aproximadamente, 1000 quilos.
era de cerca de 1,000 kg.
Estes balões iria até 140.000 pés (42.672 metros)
e eles eram enormes - eram cerca de 500 metros de diâmetro.
Eu vou te mostrar fotos deles muito em breve.
Era um negócio arriscado em que não havia garantia de sucesso.
Você comprou os balões.
Se eles funcionassem , bom.
Se eles não funcionassem, azar o nosso.
Não havia nenhuma maneira de recuperar o dinheiro.
Eles eram muito finos;
os balões são feitos de polietileno,
e a espessura do polietileno
era mais fino do que o papel de cigarro,
então você pode imaginar como é fácil para danificá-los,
e se você não danificá-los durante o lançamento,
é fácil de danificá-los no caminho para cima,
devido à corrente de ar e as camadas de ar muito frio
que você tem na tropopausa.
Então, eu gostaria de mostrar-lhe agora alguns slides,
e então vamos voltar a falar um pouco mais
sobre astronomia de raios-X.
Tudo bem, então vamos ver o que temos em primeiro lugar.
Você vê aqui dois dos meus alunos de graduação.
Na época, eles eram estudantes de graduação.
Agora os dois são doutores,
e alguns de vocês podem pensar
que a ciência não tem muito romance,
mas existe uma grande quantidade.
Eles se casaram e têm filhos.
Isto é Pat Downey;
ela ainda é muito importante para trabalhar comigo em pivô,
e este é Jim Ballantine.
Eles estavam trabalhando sobre o sistema eletrônico,
que é uma tarefa extremamente tediosa,
fazer a fiação dos eletrônicos.
E aqui você vê a planta no Texas
onde esses balões foram construídos.
Estes eram salas extremamente longas, como você pode imaginar.
E aqui os gomos do balão,
que são como peças que você vê em uma tangerina,
sobre a superfície de uma tangerina,
que foram selados com selantes de calor.
E só as mulheres foram autorizadas a fazer este trabalho
porque ele era bem conhecido que os homens são muito impacientes
e cometem muito mais erros .
Então só mulheres podiam entrar lá.
Não tinha nada a ver com discriminação,
mas simplesmente porque as mulheres são melhores em fazer este trabalho.
Aqui, um balão sai de uma caixa.
Esta é uma foto que eu tirei no Texas,
de onde lançamos os balões.
É bem coberto com esta folha cor-de-rosa
e temos este pano enorme na grama
porque o balão é tão fino
que se você colocá-lo na grama,
ele iria ficar danificado imediatamente.
Eu te disse, a pele é quase ... mais fino do que o papel de cigarro,
por isso é cuidadosamente retirado e inspecionado de perto.
E, neste caso, verificou-se uma certa preocupação
que poderia haver um furo no balão.
Na verdade, houve pelo menos um furo na cobertura cor-de-rosa,
e assim nós cuidadosamente inspecionamois
Havia se propagado mais para dentro
Eu não estava muito preocupado, porque este não era o meu balão,
mas, no entanto,
é sempre triste, se você ver alguns dos seus colegas
tendo um balão que não se levanta.
E agora eu estou levando você para a cidade do deserto
na Austrália, Austrália central -
Alice Springs.
Eu lancei muitos balões de Alice Springs.
E agora você tem uma boa idéia
do que o lançamento vai ser assim.
Aqui é o caminhão de lançamento,
e o telescópio está sobre o caminhão de lançamento.
E tudo isso é balão vazio,
e aqui está o que chamamos de braço rolo -
que detém o balão para baixo,
e apenas esta parte do balão
vai ser insuflado.
Aqui é o caminhão de hélio,
e aqui estão os tubos de inflação por meio do qual o inflamos.
A inflação ocorre quase sempre de manhã cedo
ou perto do pôr do sol, à noite,
porque é quando o vento é muito calmo,
e precisamos de condições muito calmas.
É esta parte do balão que vai ser inflada,
E então haverá uma força enorme, o empuxo
Espero que todos se lembram Lei de Arquimedes -
de vários milhares quilogramas para cima
E, portanto, temos este veículo aqui, que pesa cerca de quatro ou cinco toneladas,
para segurá-la para baixo.
E quando lançarmos o balão, nós realmente liberar este braço;
jogamos este braço.
e então vocês verão
como o balão vai fazer indo para cima
Portanto, esta é Alice Springs, na Austrália, novamente.
O sol está nascendo, e começamos a inflação.
Você vê aqui os tubos de inflação,
e colocamos o hélio no balão.
Esta é a fase muito crítica do lançamento,
porque se há um pouco de vento lateral
e o balão toca o chão, então está tudo acabado.
Então ele só fica danificado,
e você aborta - você não precisa nem continuar.
Isto é um pouco mais tarde, quando o ... chamamos isso de bolha.
Este é o braço do rolo aqui,
E isso é tudo balão vazio na sua direção
e esta parte está a apenas 80 metros de altura, aproximadamente.
E aqui você vê essas gomos que eu falei antes.
Este é todo aquele trabalho tedioso que foi feito por essas mulheres,
que selaram estes gomos juntos,
e todos eles se juntam aqui no ápice,
numa placa de alumínio.
Tudo bem, agora você vê a situação
do sítio de lançamento do caminhão.
Aqui você vê os refletores de radar,
para que possamos acompanhar o vôo por radar;
você vê o telescópio aqui -
Eu não vou entrar em muitos detalhes.
Trata-se de uma caixa de lastro,
que contém cerca de 500 quilos de chumbo,
que podemos jogar no comando de rádio.
Eu acredito que este era Jeffrey McClintock,
que foi um dos meus alunos de graduação no momento.
Você vê aqui o pára-quedas.
Há uma conexão
entre o pára-quedas e da parte inferior do balão
e nós podemos cortar esse no comando de rádio,
e, em seguida, o telescópio, esperamos, caia de pára-quedas com segurança na Terra.
E aqui está todo o balão vazio, e aqui é a bolha,
a parte que estava inflada.
Eles ainda estão inflando aqui,
mas eles já estão amarrando este tubo inflação,
Então estamos realmente ficando muito perto de um lançamento.
E aqui é o momento do lançamento.
Este é um momento que ninguém nunca vai esquecer
que assiste o lançamento de um balão.
Você se sente formigas em suas calças e borboletas em seu estômago.
É um momento muito tenso.
Se as coisas vão mal,
isso, em geral, é o momento em que as coisas vão mal,
porque, quando o braço do cilindro é aqui divulgado,
então esta quantidade enorme força vertical, a força de empuxo,
Leva esta coisa para cima e você tem um efeito de quicar.
Você obterá uma oscilação do hélio nesta parte superior -
chamamos isso de "o cogumelo".
E isso já pode destruir o balão imediatamente.
O posição é de tal forma que nós sempre colocamos o balão
de modo que o vento o conduza
para o caminhão de lançamento.
E você vai ver, mais tarde, por que isso tem de ser feito.
Então, o caminhão lançamento pode manobrar-se
logo abaixo do balão,
e certificar-se que o balão está a levar o telescópio
antes de liberar a carga.
A carga está agora ligada ao caminhão de lançamento.
Temos que esperar para o balão inteiro para ser fora da terra
antes que o caminhão lançamento
realmente possa manobrar-se sob o balão,
mas você já vê que o ... pelo escape
que os motores já estão ligados.
Você vê aqui um close-up deste cogumelo,
e isso faz uma tremenda quantidade de barulho.
É realmente assustador.
Sou sempre surpreendido, quando vejo um lançamento como este,
que o balão, tão fino,
pode realmente sobreviver a este lançamento tempestuoso.
Portanto, aqui vai mais alto, vem nesta direção, como se vê,
cada vez mais perto para o caminhão de lançamento,
sobe mais alto no céu
e, neste caso, em Alice Springs,
Eu estava tão perto do lançamento
que eu não poderia seguir a bolha subir
muito mais com a minha câmera,
para a próxima imagem que você vai ver
Eu tirei de Palestine, Texas,
onde eu voei muitos balões.
Portanto, é um lançamento diferente,
mas é tipo o mesmo processo de lançamento que você vê aqui.
Alice Springs foi bonito, por sinal,
sempre muito bom, céu claro;
É um deserto muito fantástico lá.
É uma cidade do deserto maravilhoso.
É realmente no meio do nada.
Ok, então agora que estamos no Texas e você vê aqui o caminhão lançamento.
Este é o telescópio, era um telescópio diferente.
Você vê o pára-quedas,
e agora o truque é para o caminhão para ficar sob o balão.
A quantidade de hélio que está no balão
é apenas uma pequena fracção do volume total.
É apenas o suficiente para nós para obter a subida livre.
Queremos ir para cima com cerca de mil pés por minuto,
e, em seguida, uma vez que a pressão atmosférica desce
quando o balão sobe,
o hélio se expande e finalmente preenche todo o volume,
como você vai ver.
Portanto, agora é o momento, este é um momento crucial
que o caminhão lançamento já manobrou-se de fato
diretamente sob o balão.
E agora a pessoa no caminhão lançamento assegura-se
que existe tensão suficiente nestas linhas
para pegar o telescópio.
Se o balão estiver um pouco longe demais à frente ou muito atrás
e você lançar o telescópio,
então, é claro, pendularia em direção ao solo
e você perdê-lo-ia, por isso é muito importante
que isso seja feito quando o balão está bem em cima.
Mas só isso não é suficiente;
também deve haver força suficiente
para que o telescópio não caia verticalmente no chão.
E quando há alguma chance de as coisas darem errado
nós apenas abortamos o vôo,
porque o telescópio é muito mais caro do que o balão,
embora o balão e o hélio
custem quase um quarto de milhão de dólares.
E aqui você o vê depois do lançamento:
carga, pára-quedas,
balão vazio e aqui, o hélio.
E isso, daqui até aqui, oh, é de cerca de dois terços
da altura do Empire State Building.
Estes são enormes, balões enormes.
E aqui você o vê a uma altitude de 150 mil pés (45720 metros ).
Este é o maior balão que foi já voou com sucesso.
É ainda o recorde mundial.
Era um balão com um volume de 52 milhões de pés cúbicos ( = 1.472.475,47 metros cúbicos).
Esta foto foi tirada por um telescópio.
E você vê aqui o telescópio,
e você pode olhar diretamente através do balão;
Ele é fino a esse ponto.
Daqui até aqui é de cerca de 500 pés, cerca de 600 pés ( = 182.88 metros). .
Tudo bem, aqui você vê o meu ex-aluno de pós-graduação.
Ele é agora o Dr. Ricker, George Ricker.
Ele ainda é um membro da equipe do MIT.
Isto é, na Austrália.
Um monte de este equipamento foi construído por alunos de graduação
e os alunos de pós-graduação que trabalhavam comigo.
muito do que pegamos emprestado das estações de lançamento de balões.
E os dados de rádio entram aqui,
e podemos comandar o telescópio a partir daqui.
Podemos orientar o telescópio, podemos tirar de lastro
e, muito importante,podemos terminar o vôo.
Para resgartamos, para salvarmos o telescópio
quando ele começa a ir para o oceano.
Porque o balão começa a ir com os ventos
a uma altitude de 150 mil pés ( = 45720 metros) ,
e os ventos podem variar
desde 20, 30 milhas por hora ( = 32,2 km/h , 48,3 km/h) até 100 quilômetros por hora ( = 160,9 km/h).
Tentamos voar somente durante os dias em que o vento é fraco,
e que é o caso na primavera,
e no outono, nós chamamos isso de "a reviravolta".
Os ventos nessas altitudes mudam duas vezes por ano.
Eles mudam de cerca de 100 milhas por hora a oeste,
a 100 milhas por hora para o leste.
Isso acontece na primavera e no outono,
e que, quando tentamos voar, quando os ventos estão muito fracos,
quando eles estão no processo de se virar.
Nós seguimos o balão a baixa altitude - 5.000, 6.000 pés ( = 1828.8 metros).
É um pequeno avião.
Estou aqui sentado no avião.
Trata-se de um avião típico
que usamos para saltar de aeroporto para aeroporto
e ficar tão perto do balão como podemos,
para que possamos dar o comando de parada.
E mais tarde podemos recuperar a carga,
que é uma aventura por si só.
Na Austrália,
que é muito mais difícil do que nos Estados Unidos.
Este foi El Paso,
mas na Austrália, não há aeroportos no deserto,
e assim é bem mais difícil ir de um lugar para outro.
Vou levar você para a Austrália agora, aqui é Alice Springs.
E quando nós lançamos este vôo, os dias antes,
tivemos balões, balões meteorológicos, balões de ensaio,
que dirigiram-se a 140.000, 150.000 pés,
e, então, sondou os ventos nessa altitude.
E as pessoas que fizeram isso nos deram boas razões para acreditar
que o balão teria quer ir mais ou menos nessa
ou talvez aqui, mas em todo o caso, iria para o norte-noroeste.
E assim nós alertamos todas essas estações de radar na Austrália
a procurar pelo balão- que temos refletores de radar,
para que eles pudessem nos dar um aviso prévio,
porque entre aqui e aqui, realmente não há aeroportos.
Portanto, se seguirmos esta por avião,
você pode pousar durante o dia em algumas pistas de pouso improvisadas
mas realmente, realmente não há pistas,
de modo que é bastante perigoso.
À noite, você não poderia pousar aqui.
E assim, nós esperávamos que essas estações de radar
nos dariam um alerta precoce e nos diriam onde o balão estava.
O que aconteceu, no entanto, o balão foi direto para baixo.
E então foi por do sol,
de modo que não sabemos exatamente onde o balão está ao pôr do sol.
Nós não podemos vê-lo, mas nós temos o contato de rádio com ele.
e assim estávamos voando perto dele.
E então, ao nascer do sol nós o alcançamos, podíamos vê-lo
e aqui,
quando fomos chegando perto de zona proibida -
porque não há voos comerciais aqui -
nós liberamos o telescópio, portanto, deram o comando de rádio
que separa o pára-quedas do balão.
O balão é muito frágil - é muito frio lá.
O balão quebra, se desfaz em pedaços
e, se tudo correr bem,
em seguida, o pára-quedas traz o telescópio com segurança de volta à Terra.
Esta é a pessoa que contactamos durante o voo.
Você tenta chamar a atenção da população local,
e você faz isso por voar com seu avião
baixo sobre sua casa.
Essa pessoa viveu no deserto,
e seu vizinho mais próximo era de 70 quilômetros de distância dele.
Ele era louco, ele estava sempre bêbado ...
(Risos alunos)
ele estava filmando cangurus no deserto.
Não há aqui pára-brisas.
Ele dirigia a 60 milhas por hora,
e então ele perseguia esses cangurus e atirava neles.
E ele tinha um jogo louco do qual eu não gostei nem um pouco.
Ele iria colocar o cão no telhado -
e ele me deu uma demonstração de uma vez;
Eu estava com ele neste caminhão -
e ele dirigia a 60 milhas por hora, freava bruscamente
O cão era catapultado ao ar
e então ele diria,
"Você não pode ensinar um cachorro velho quaisquer novos truques."
Encontramos animais maravilhosos durante a recuperação: Coalas ,
tranquila, pacífica, muito preguiçoso, ao contrário da maioria 8.01 estudantes.
(Risos alunos)
E então, quando chegamos mais perto de carga útil -
que nos levou um dia e meio para chegar à carga -
havia essa iguana desagradável, ele tinha cerca de seis metros de comprimento.
E deixe-me dizer-lhe, eu estava realmente com medo.
Ela me assustou muito!
Mas é claro que eu não queria mostrar que,
então eu disse para o meu aluno de pós-graduação,
"Não há nenhum problema, estes animais são inofensivos;
vá você primeiro. "
(Risos)
e ele o fez. E acabou que elas eram, de fato, inofencivas
e durante toda a quatro horas que nos levou
para recuperar a carga útil e botá-la no caminhão de Jack,
este animal estava parado, não se moveu.
Essa é a sua maneira de pensar que nós não o veríamos.
Belos animais, estas iguanas.
Os aborígenes as comem, são alimento muito precioso, por sinal.
Então aqui você vê Don Brooks,
que era um americano que veio comigo.
Ele era um especialista eletrônico,
e esta é Alice, que era a esposa de Jack.
Você vê a carga aqui, emborcada,
mas está em bom estado.
O crash pad é lá com o propósito de proteger contra o impacto,
para obter uma menor desaceleração
e, é claro, está tudo bem
que a referida almofada de choque do cartão esteja destruída -
essa é a idéia.
E então, quando você voltar alguns dias mais tarde, em Alice Springs,
é ... não acontece nada, jamais, em Alice Springs.
Quero dizer, é completamente um buraco no chão.
Então esta notícia de primeira página ", lançamento do balão perfeito"
e "1000 vêem o início de uma sonda" -
eles chamam de uma sonda espacial.
Eu tive uma longa entrevista com este repórter,
e eu disse-lhe que a razão pela qual nós temos que ir de alto
é por causa da absorção de raios X
na atmosfera da Terra,
mas o artigo não transmitiu isso
Eles disseram: "Eles voam balões
porque, então, eles estão mais perto das estrelas. "
Bem, suponho que está perto o suficiente,
mas realmente faltou a questão da absorção dos raios X,
o que, naturalmente ... essa é a razão por que temos que ir para cima,
não porque queremos chegar mais perto das estrelas.
Ok, então agora eu vou voltar para o quadro ***,
se eu puder encontrar o caminho.
Assim, entre 1966 e , aproximadamente, o fim dos anos 70
Eu tinha cerca de 20 vôos bem sucedidos
dos Estados Unidos, do Canadá, e muitos da Austrália.
Agora, nós também tivemos alguns problemas, tivemos algum azar.
Duas vezes durante meus vôos, os balões estourou.
70.000 pés ( = 21336 metros), há a tropopausa;
é muito frio, -70 graus.
Há rajadas de vento e bateram no balão,
e, em seguida, o balão pode explodir.
E quando isso acontece,
não temos tempo suficiente para terminar o vôo -
não se pode separar o pára-quedas do balão;
isso acontece de repente, - e, em seguida, de um modo geral,
o pára-quedas se enrola e então você começa uma queda livre.
Assim, a carga é completamente destruído,
e isso aconteceu duas vezes.
Mas nós tivemos sorte o suficiente para que, em diversas ocasiões
fizemos algumas descobertas interessantes.
Durante os primeiros anos da astronomia de raios-X,
descobrimos cinco novas fontes de raios-X,
então dobramos o número de fontes de raios-X
que eram conhecidos de vôos de foguetes antes de nós.
E algumas dessas fontes que vimos de balões
eram altamente variáveis.
Percebemos um surto de raios-X;
a intensidade de raios-X subiu por um factor de três ou quatro
em tão pouco tempo quanto 10 minutos.
E que era completamente novo, naqueles dias,
e que não podiam ter sido descoberto de foguetes,
porque os próprios foguetes
ficam apenas cinco minutos acima da atmosfera da Terra,
e eles não estão olhando para uma fonte de todo o tempo.
Estão escaneando o céu, porque o seu objetivo
era encontrar tantas fontes de raios X quantas eles podiam.
Mas nós estávamos, às vezes 26 horas,
portanto, tivemos muito tempo para olhar para uma porção do céu
por um longo período de tempo, durante horas, e por isso não foi um acidente
que descobrimos esses eventos de chama
que duraram cerca de dez minutos ou mais.
Também descobrimos um objeto que chamamos de "GX1 4" -
o número tem a ver com o local onde ele está no céu -
e notamos, para nossa surpresa,
que os raios X pareceu flutuar
de uma forma periódica, 2,3 minutos.
Na época, não tínhamos idéia do que isso significava,
mas depois, como você vai ver muito em breve,
tornou-se claro
que aquele era o período de rotação de uma estrela de nêutrons.
Então, a grande questão era, nos primeiros dias:
O que são esses objetos?
E isso é algo que temos discutido em 8.01
e eu vou passar por isso de novo muito brevemente,
mas nós discutimos
e você ainda tinha alguns problemas de casa sobre ela.
Esses objetos são de raios-X binários,
em que um objeto é muito compacto -
o que poderia ser uma estrela de nêutrons,
ou, em alguns casos, até mesmo um buraco *** -
e o outro objeto, a outra estrela,
é uma estrela de fissão nuclear, algo como nosso sol.
E eles são muito próximos.
Eles são tão próximos que a matéria que está aqui,
é atraído pela estrela de nêutrons
mais forte do que é atraída pela própria estrela,
e assim ele começa a encontrar o seu caminho para a estrela de nêutrons.
Este é um sistema binário, de modo que a volta uns dos outros.
Esta matéria não pode apenas ir em radialmente,
mas iria em espiral lentamente
e encontraria o seu caminho para a estrela de nêutrons.
Estranhamente
que ainda não entendemos como ela faz isso,
mas faz isso, em última instância, alcança a estrela de nêutrons,
e esta é, então, o que chamamos de disco de acreção.
Este é o agregador e este é o doador.
O doador fornece o combustível
que se dirige para a estrela de nêutrons.
E se você pegar um pouco de *** m,
e você deixar cair esta em uma estrela de nêutrons -
e uma estrela de nêutrons tem
*** de M maiúsculo, por exemplo, e R maiúsculo de raio -
então a energia cinética que é liberada no impacto
é algo que todos vocês devem ser capazes
fazer próxima segunda-feira.
Que é o seguinte:
m.M.G dividido por R é igual a metade m.V².
Esta é a energia potencial gravitacional
que se torna disponível
se um objeto de *** m cai na estrela
A superfície da estrela tem um raio R maiúsculo;
a *** da estrela é M maiúsculo.
E que é convertida em energia cinética,
que é um meio de m.V², então esta é a velocidade no momento do impacto.
Claro, é sempre independente do m minúsculo
e assim pode-se calcular a velocidade
e que a velocidade é terrível para uma estrela de nêutrons,
a razão é que o raio da estrela de nêutrons
é tão absurdamente pequena, é apenas 10 km.
É cerca de 100.000 vezes menor
que o raio do nosso sol.
A *** da estrela de nêutrons é comparável à do nosso Sol -
um pouco maior, mas é comparável.
Mas é o raio, que é tão pequeno,
e é por isso que você tem uma velocidade de impacto
que é cerca de um terço da velocidade da luz.
E esta energia cinética é convertida em calor -
pela mesma razão que quando cair alguma coisa
aqui no chão,
que a energia cinética finalmente entra no calor -
e por isso aquece as camadas superficiais da estrela de nêutrons,
e que a temperatura se torna terrivelmente alta,
dez à sétima , dez à oitava graus Celsius
10 milhões, 100 milhões de graus -
Nessa temperatura tão elevada
quase toda a energia,
quase toda a radiação eletromagnética sai
sob a forma de raios-X.
O Sol tem uma temperatura de apenas 6.000 graus;
a maior parte dela sai sob a forma de luz óptica,
mas quando você vai a 10 milhões de graus,
que não é mais o caso.
O espectro se desloca em favor dos raios X.
A quantidade de energia que é liberada é horrendo.
Para lhe dar uma sensação do que é, se você tomar um marshmallow
e você joga um marshmallow de uma grande distância
em uma estrela de nêutrons,
então a energia que é liberada, que é esta energia,
é comparável à energia que foi liberada
da bomba atômica que foi lançada
em Hiroshima e Nagasaki.
Então, isso diz algo
sobre as enormes forças gravitacionais
que estão a trabalhar na superfície de uma estrela de nêutrons.
Sabemos agora o que esses sistemas são;
a evidência é esmagadora.
Temos observado a rotação das estrelas de nêutrons.
Os 2,3 minutos que encontramos,
agora sabemos que é a rotação da estrela de nêutrons.
Estas estrelas de nêutrons possuem um campo magnético forte,
e que a matéria que cai sobre a estrela de nêutrons
atinge os pólos magnéticos.
Em 8,02 você vai ver ... você vai saber por que este plasma,
que é altamente ionizado,
por que não pode simplesmente chegar à estrela de nêutrons em qualquer lugar,
mas é forçado a entrar na estrela de nêutrons
apenas perto dos pólos magnéticos,
e se a estrela de nêutrons gira,
então , os pólos magnéticos podem girar assim.
E quando você está na Terra,
você vê raios X, raios X, raios X, não raios X, raios X
e assim você vê pulsações.
E assim, essas pulsações foram vistas
de muitas estrelas de nêutrons agora,
a partir de muitos desses sistemas binários.
É muito claro que é um sistema binário.
Se você estiver no plano ou perto do plano
das órbitas das duas estrelas,
então a estrela de nêutrons pode ir atrás do doador,
e então você não vê nenhum raio-X,
porque os raios X são então absorvidos pelo dador.
E então você vê um eclipse de raios-X, de modo que os raios X desaparecem.
Então você iria ver as pulsações, sinal de raio-X forte,
e, de repente, boom - ela se foi.
E depois, algumas horas depois, ele começa de novo
quando reaparece estrela de nêutrons, ressurge da estrela doadora.
Assim o quadro está muito claro,
mas eu quero mostrar-lhe, pelo menos, um esboço
do que pensamos que um tal sistema seria semelhante,
que é justamente o próximo slide,
e talvez a pessoa na cabine ...
Oh, eu posso fazê-lo a partir daqui.
Então é assim que se parece.
Você vê a doadora ali na esquerda,
e você vê aqui a estrela de nêutrons,
ou poderia ser um buraco *** -
que é uma espécie da mesma idéia, você não seria capaz de dizer -
e você ver como a matéria gira para dentro
É claro que esta não é uma imagem real,
este é um esboço feito por um ilustrador.
Conhecemos centenas desses sistemas em nossa própria galáxia,
e, claro, há muitos em outras galáxias também.
Eu discuti com vocês em 8.01
que, se você medir as mudanças Doppler destas estrelas -
e se você tiver sorte, você consegue o efeito Doppler
tanto das pulsações da estrela de nêutrons
e das linhas ópticas da doadora -
que você pode até encontrar a ***
tanto desta estrela aqui e daquela de lá.
E se a *** torna-se tremendamente elevada,
como em alguns casos, então você tem que concluir
que você está lidando com um buraco ***.
E você tinha um problema na seção ...
em uma de suas atribuições de casa.
Não estou mais voar balões,
porque todo o trabalho que eu faço hoje em dia
é feito, é claro, a partir dos satélites.
Você ganha 365 dias por ano de dados,
você está sempre acima da atmosfera da Terra,
de modo que é claramente o caminho a percorrer.
E eu usei satélites europeus, os satélites japoneses,
e hoje em dia eu estou usando o Rossi Timing Explorer de raios-X,
que é um satélite americano,
e Chandra, que foi lançado no início deste ano,
que é a coisa mais importante na cidade.
Em 1975, aqui no MIT tínhamos nosso próprio satélite, chamado SAS-3.
E nós operamos SAS-3 do Centro de Pesquisas Espaciais,
que está construindo 37, onde meu escritório é,
365 dias por ano, 24 horas por dia.
E em 75, Josh Grindley, de Harvard,
e John Heise em Utrecht, na Holanda,
descobri algo que chamamos de uma explosão de raios-X.
E uma explosão de raios-X é um fenômeno
que você vê o sinal de raios-X se tornarem muito fortes
de repente.
Em cerca de um segundo, torna-se dez vezes mais forte,
talvez 20 vezes mais forte do que era antes da explosão,
e esgota numa escala de tempo de cerca de um minuto ou menos.
E tivemos muita sorte na época, 1976, com a SAS-3,
que pudemos fazer a pesquisa sobre estas explosões de raios-X
e dentro de um ano ou dois,
descobrimos mais oito destas fontes de explosão.
E é em grande parte através desse trabalho -
que o trabalho de observação que teve lugar -
e através do trabalho, trabalho teórico
pelo professor Paul Joss , que ainda está no MIT -
que agora sabemos o que provoca essas explosões de raios-X.
Eles são explosões de bombas nucleares na superfície de estrelas de nêutrons.
O que acontece é que, na superfície da estrela de neutrons
a matéria que cai -
que é em grande parte de hidrogênio e hélio da doadora -
torna-se muito quente, torna-se muito densa,
e em que a temperatura elevada e em densidades muito elevadas,
você começa a fusão termonuclear.
E uma reação que pode ocorrer
é que três núcleos de hélio - hélio-4 -
se fundem para formar o carbono-12,
e quando isso acontece, a energia é liberada,
energia termonuclear é liberado.
Esta reacção é extremamente sensível à temperatura.
Quando a energia é liberada, a temperatura sobe.
Quando a temperatura sobe,
a velocidade da reacção aumenta, em seguida, a temperatura sobe,
em seguida, a taxa de reacção sobe ainda mais,
e toda a coisa fica fora de mão
e é por isso que é uma explosão termonuclear.
Nós o chamamos de um flash termonuclear,
por isso, é um processo descontrolado .
E a explosão de uma bomba que ocorre
sobre a superfície da estrela de neutrons
seria um bilhão de vezes um bilhão -
um bilhão de vezes um bilhão,
10 aos 18 vezes mais potente
de bombas de hidrogênio que nós podemos fazer aqui na Terra.
Especulamos mais cedo
que quando você vê uma explosão de raios-X no céu,
que você pode ser capaz de ver também um flash óptico no céu.
As estrelas doadoras e o disco de acreção
emitem luz óptica.
É muito fraco, são fontes muito fracas
mas você pode vê-los a partir do solo
com seus telescópios ópticos.
E nós tivemos razões para acreditar
que poderíamos ver um flash óptico
quando uma rajada de raios-X ocorre,
e eu vou te dizer porque nós acreditávamos que era o caso.
Se você tem aqui uma estrela de nêutrons
e aqui você tem o disco de acreção,
e se a explosão da bomba ocorre -
estes setas vermelhas são os raios X -
em seguida, o material que vai direto para o Terra
você vai ver.
Mas existem outros raios X que vão nessa direção,
e aquecem o disco... chamamos de raio-X de aquecimento.
E o disco local teria uma temperatura
talvez de 30.000, 40.000 graus e emite potência óptica visível.
Assim, espera-se que devemos ver o efeito,
o efeito de raios-X de aquecimento.
Mas o nosso objetivo era ainda mais ambicioso.
Você vê, a luz óptica que vem aqui
deve ser atrasada do que os raios X que vão direto para a Terra,
porque em primeiro lugar os raios-X viajam nesta direção,
e, em seguida, a luz visível vai nesse sentido.
Então, se eu colocar meu lápis aqui, este é o caminho adicional
de que a radiação electromagnética está indo,
e isso leva tempo.
E se isso leva um segundo,
então isso significa que a distância é um segundo-luz.
Se ele leva 20 segundos, essa distância é de 20 segundos-luz.
Assim, nosso objetivo era realmente medir, pela primeira vez,
as dimensões da parte central do disco de acreção.
E, assim, organizou uma campanha mundial em 1977.
17 países contribuíram, 44 observatórios,
e disse-mo-lhes:
que iríamos olhar para uma determinada estrela no céu,
uma estrela muito fraca, que era este sistema binário de raios-X.
Gostaríamos de gravar com a SAS-3 a explosão de raios-X,
e queríamos que eles gravassem - no rádio, no infravermelho,
Sempre que possível, na óptica -
se eles iriam ver uma mudança na aparência,
na óptica ou no aparecimento de rádio.
No verão de 1977, vimos 110 explosões
a partir de uma fonte de rebentamento particular.
Nenhum deles foram vistos
na óptica ou no rádio - zero resultados.
Nós fizemos isso de novo em 1978 e depois conseguimos.
Isso foi em colaboração com Josh Grindley de Harvard,
Jeffrey McClintock, que foi meu ex-aluno de pós-graduação -
ele também já está em Harvard -
e meu bom amigo Jan van Paradis
da Universidade de Amsterdã,
que trabalhou comigo na época aqui no MIT.
Este foi um resultado chocante -
observação simultânea de um flash óptico
com um flash de raios-X -
e foi na capa da Nature,
que é um jornal de muito prestígio em que as pessoas publicam,
portanto, estávamos extremamente felizes.
Eu quero mostrar-lhe os eventos simultâneos
mas não o evento de 1978,
mas eu vou mostrar-lhe um que é mais impressionante
que o meu colega Holger Pedersen observou
um ano depois, quando ele fez o trabalho óptico do Chile.
Isso é que observatório que eu mencionei para você antes.
Eu estive lá muitas vezes.
É em La Silla, 2.400 metros acima do solo.
Isto é onde a pressão atmosférica
é apenas de três quartos de uma atmosfera,
e onde você não pode ferver um ovo cozido
porque a temperatura da água a ferver
é de apenas 92 graus.
Ok, aqui está o flash óptico que Holger observou\\,
E nós estávamos olhando por um satélite japonês
chamado Hakucho.
SAS-3 eu acho que já não estava operacional no momento.
Vejam aqui o tempo do sinal óptico,
por isso esta é a força do sistema de quiescência
e, em seguida, a explosão de raios-X ocorre,
e vemos aqui claramente um flash óptica,
e aqui você ver os raios X de Hakucho.
Eles são muito semelhantes, mas agora vem a parte interessante.
Claro, eu os pus em escala aqui-
de modo que eles têm a mesma altura.
Isso é apenas artificial, é claro.
Mas agora vem a parte interessante.
Se eu os sobrepuser
então olhar para a linha azul, que é a óptica -
é claramente atrasado em relação aos raios X,
e esse era o nosso objetivo.
E esta foi realmente uma observação muito limpa,
mais limpa do que as nossas observações 1978,
e se você mexer a óptica para trás -
ou a de raios-X para frente- como quiser
por cerca de dois segundos, em seguida, eles sobrepõem-se quase exactamente.
E assim, isto foi evidência conclusiva
que as dimensões do disco,
do disco de acreção ao redor dessas estrelas de nêutrons,
tinha dimensão típica de cerca de dois segundos-luz,
dessa ordem.
Nós suspeitávamos disso, por outras razões,
mas, no entanto, esta foi a prova conclusiva.
A má notícia é que, durante o meu período passado
que eu estava lecionando 8.01,
Eu não tenho sido capaz de fazer nada além 8.01 - nenhuma pesquisa.
E eu acho que vocês tem todo o direito de se sentir culpados por isso.
(Risos classe)
Muito culpados.
Agora, a boa notícia é que eu gostei,
e se você gosta ou não,
vocês estavam na minha mente quase todo o tempo, dia e noite.
Eu tinha até pesadelos sobre isso,
e um típico pesadelo que eu tenho é o seguinte.
Gostaria de entrar em 26,100,
mas eu perdi as minhas notas de aula e eu não poderia encontrá-los
e eu estava completamente despreparado,
mas gostaria de começar minhas aulas de qualquer forma,
e vocês começaeiam a rir de mim
e eu iria acordar em suor.
Eu não acho que precisamos de Freud para explicar esse sonho.
Agora, eu tenho gostado enormemente de lecionar 8.01
e de certa forma, vocês tocaram minha vida
e eu acredito que eu também toquei em suas vida.
Agora, eu não me iludo.
Tenho certeza de que você vai muito em breve esquecer a Terceira Lei de Kepler,
embora eu espero que não seja antes de segunda-feira,
quando temos a última prova.
(Risos classe)
E vocês vão, provavelmente,também esquecer de como aplicar corretamente
a conservação do momento angular.
Mas, talvez, vocês vão sempre lembrar de minhas palestras
que a física pode ser muito emocionante e bonito
e está em toda parte em torno de nós, o tempo todo,
se, ao menos, você aprendeu a ver e apreciar a beleza.
E, certamente, quando vocês forem em sua primeira caça ao macaco,
vestindo seu próprio chapéu de safári ,
ou quando você vai orbitar a Terra
e você quer jogar um sanduíche de presunto para o seu amigo,
você pode estar pensando de mim.
E eu espero que essas sejam lembranças felizes.
Eu desejo a todos vocês o melhor,
e agradeço-lhe para participar de minhas palestras.
(Classe aplaude)
LEWIN: Obrigado.