Space, the final frontier.
Espaço, a fronteira final.
I first heard these words when I was just six years old, and I was completely inspired. I wanted to explore strange new worlds. I wanted to seek out new life. I wanted to see everything that the universe had to offer. And those dreams, those words, they took me on a journey, a journey of discovery, through school, through university, to do a PhD and finally to become a professional astronomer. Now, I learned two amazing things, one slightly unfortunate, when I was doing my PhD. I learned that the reality was I wouldn't be piloting a starship anytime soon. But I also learned that the universe is strange, wonderful and vast, actually too vast to be explored by spaceship. And so I turned my attention to astronomy, to using telescopes.
Ouvi essas palavras quando tinha apenas seis anos de idade, e fui completamente inspirada. Queria explorar novos mundos estranhos. Queria procurar por vida nova. Queria ver tudo que o universo tinha a oferecer. E esses sonhos, essas palavras, guiaram-me em uma jornada, uma jornada de descobrimento, através da escola, da universidade, a fazer um PhD e finalmente a tornar-me astrônoma. Bem, aprendi duas coisas incríveis, uma um pouco infeliz quando estava fazendo meu PhD. Aprendi que a realidade era que não iria pilotar uma nave estelar tão cedo. Mas também aprendi que o universo é estranho, maravilhoso e vasto, na realidade, vasto demais para ser explorado por uma nave. Assim, voltei a minha atenção para a astronomia, no uso de telescópios.
Now, I show you before you an image of the night sky. You might see it anywhere in the world. And all of these stars are part of our local galaxy, the Milky Way. Now, if you were to go to a darker part of the sky, a nice dark site, perhaps in the desert, you might see the center of our Milky Way galaxy spread out before you, hundreds of billions of stars. And it's a very beautiful image. It's colorful. And again, this is just a local corner of our universe. You can see there's a sort of strange dark dust across it. Now, that is local dust that's obscuring the light of the stars. But we can do a pretty good job. Just with our own eyes, we can explore our little corner of the universe. It's possible to do better. You can use wonderful telescopes like the Hubble Space Telescope. Now, astronomers have put together this image. It's called the Hubble Deep Field, and they've spent hundreds of hours observing just a tiny patch of the sky no larger than your thumbnail held at arm's length. And in this image you can see thousands of galaxies, and we know that there must be hundreds of millions, billions of galaxies in the entire universe, some like our own and some very different. So you think, OK, well, I can continue this journey. This is easy. I can just use a very powerful telescope and just look at the sky, no problem. It's actually really missing out if we just do that. Now, that's because everything I've talked about so far is just using the visible spectrum, just the thing that your eyes can see, and that's a tiny slice, a tiny, tiny slice of what the universe has to offer us. Now, there's also two very important problems with using visible light. Not only are we missing out on all the other processes that are emitting other kinds of light, but there's two issues.
Bem, essa é uma imagem do céu noturno. É possível vê-lo em qualquer lugar do mundo. E todas essas estrelas fazem parte da nossa galáxia, a Via Láctea. Então, se você fosse para uma parte mais escura do céu, um bom local escuro, talvez no deserto, poderia ver o centro da Via Láctea espalhado diante de você, centenas de bilhões de estrelas. E é uma visão muito bonita. É colorido. E novamente, isso é apenas um recanto do nosso universo. Você pode ver que há uma espécie de poeira escura estranha sobre ele. Bem, isso é poeira local obstruindo a luz das estrelas. Mas podemos fazer um bom trabalho. Só com nossos olhos, podemos explorar nosso pequeno recanto do universo. É possível fazer melhor. Podemos usar telescópios maravilhosos como o Telescópio Espacial Hubble. Astrônomos juntaram essa imagem. É chamada Campo Profundo do Hubble, e passaram centenas de horas observando apenas um minúsculo trecho do céu, não maior do que a unha do seu polegar. E nessa imagem você pode ver milhares de galáxias e nós sabemos que deve haver centenas de milhões, bilhões de galáxias em todo o universo, algumas parecidas com a nossa e outras muito diferentes. Então você pensa: "Certo, posso continuar essa jornada. É fácil, posso apenas usar um telescópio muito potente e olhar para o céu, sem problemas". Na verdade, algo estará faltando se fizermos apenas isso. Isso é porque tudo que falei até agora é apenas usando o espectro visível, só aquilo que seus olhos podem ver. E isso é uma fatia muitíssimo minúscula do que o universo tem a nos oferecer. Existem também dois grandes problemas em usar luz visível. Não só estamos perdendo todos os outros processos que estão emitindo outros tipos de luz, mas há duas questões.
Now, the first is that dust that I mentioned earlier. The dust stops the visible light from getting to us. So as we look deeper into the universe, we see less light. The dust stops it getting to us. But there's a really strange problem with using visible light in order to try and explore the universe.
Bem, a primeira é aquela poeira que mencionei anteriormente. Ela impede que a luz visível chegue até nós. Logo, quanto mais profundamente olhamos o universo, vemos menos luz. A poeira a detém. Mas há um problema realmente estranho em usar luz visível a fim de tentar explorar o universo.
Now take a break for a minute. Say you're standing on a corner, a busy street corner. There's cars going by. An ambulance approaches. It has a high-pitched siren.
Agora, faça uma pausa por um minuto. Digamos que você esteja na esquina de uma rua movimentada. Há carros circulando. Uma ambulância se aproxima. Ela possui uma sirene aguda.
(Imitates a siren passing by)
(Imita som de uma sirene passando)
The siren appeared to change in pitch as it moved towards and away from you. The ambulance driver did not change the siren just to mess with you. That was a product of your perception. The sound waves, as the ambulance approached, were compressed, and they changed higher in pitch. As the ambulance receded, the sound waves were stretched, and they sounded lower in pitch. The same thing happens with light. Objects moving towards us, their light waves are compressed and they appear bluer. Objects moving away from us, their light waves are stretched, and they appear redder. So we call these effects blueshift and redshift.
A sirene pareceu mudar de tom enquanto passava e se afastava de você. O motorista não mudou a sirene para brincar com você. Isso foi um produto da sua percepção. As ondas sonoras, quando a ambulância se aproximava, foram comprimidas, e tornaram-se mais agudas. Com a ambulância recuando, as ondas sonoras foram esticadas e soaram mais graves. O mesmo acontece com a luz. Objetos movendo-se na nossa direção têm suas ondas de luz comprimidas e parecem mais azuis. Objetos movendo-se para longe de nós têm suas ondas esticadas, e parecem mais vermelhos. Chamamos esses efeitos de desvio para o azul ou vermelho.
Now, our universe is expanding, so everything is moving away from everything else, and that means everything appears to be red. And oddly enough, as you look more deeply into the universe, more distant objects are moving away further and faster, so they appear more red. So if I come back to the Hubble Deep Field and we were to continue to peer deeply into the universe just using the Hubble, as we get to a certain distance away, everything becomes red, and that presents something of a problem. Eventually, we get so far away everything is shifted into the infrared and we can't see anything at all.
Bem, nosso universo está se expandindo, então tudo está se afastando de tudo, significando que tudo parece ser vermelho. E por incrível que pareça, quando olhamos mais profundamente no universo, objetos distantes estão se afastando ainda mais e mais rapidamente, então eles aparecem mais vermelhos. Assim, se voltássemos para o Campo Profundo do Hubble e se fôssemos continuar a observar minuciosamente o universo apenas usando o Hubble, à medida em que chegamos a uma certa distância, tudo se torna vermelho e isso constitui um problema. Chegamos tão longe, por fim, que tudo é deslocado para o infravermelho e não podemos ver nada.
So there must be a way around this. Otherwise, I'm limited in my journey. I wanted to explore the whole universe, not just whatever I can see, you know, before the redshift kicks in. There is a technique. It's called radio astronomy. Astronomers have been using this for decades. It's a fantastic technique. I show you the Parkes Radio Telescope, affectionately known as "The Dish." You may have seen the movie. And radio is really brilliant. It allows us to peer much more deeply. It doesn't get stopped by dust, so you can see everything in the universe, and redshift is less of a problem because we can build receivers that receive across a large band.
Deve haver um modo de contornar isso, senão, fico limitada em minha jornada. Eu queria explorar o universo inteiro, não apenas o que posso ver, antes do desvio para o vermelho aparecer. Existe uma técnica. É chamada radioastronomia. Os astrônomos a vêm usando há décadas. É uma técnica fantástica. Este é o Radiotelescópio Parkes, carinhosamente chamado de "A Antena"; talvez tenham visto o filme. E rádio é realmente brilhante. Permite-nos olhar muito mais profundamente. Não é retido por poeira, de tal forma que é possível ver tudo no universo e não se tem o desvio para o vermelho, pois podemos construir receptores que recebem em uma ampla faixa.
So what does Parkes see when we turn it to the center of the Milky Way? We should see something fantastic, right? Well, we do see something interesting. All that dust has gone. As I mentioned, radio goes straight through dust, so not a problem. But the view is very different. We can see that the center of the Milky Way is aglow, and this isn't starlight. This is a light called synchrotron radiation, and it's formed from electrons spiraling around cosmic magnetic fields. So the plane is aglow with this light. And we can also see strange tufts coming off of it, and objects which don't appear to line up with anything that we can see with our own eyes. But it's hard to really interpret this image, because as you can see, it's very low resolution. Radio waves have a wavelength that's long, and that makes their resolution poorer. This image is also black and white, so we don't really know what is the color of everything in here.
Então, o que o Parkes vê quando o voltamos para o centro da Via Láctea? Deveríamos ver algo fantástico, certo? Bem, de fato vemos algo interessante. Toda aquela poeira se foi. Como mencionei, rádio passa direto pela poeira, não é um problema. Mas a visão é muito diferente. Podemos ver que o centro da Via Láctea é iluminado e isso não é luz das estrelas. Essa é uma luz chamada radiação síncrotron e é formada por elétrons espiralando em torno de campos magnéticos cósmicos. Então, o plano é iluminado com essa luz. E também podemos ver estranhos tufos saindo dela e objetos que não parecem se alinhar com nada que podemos ver com nossos olhos. Mas é difícil interpretar essa imagem, porque, como pode ver, possui baixa resolução. Ondas de rádio têm comprimento de onda longo e isto faz sua resolução mais baixa. Essa imagem também está em preto e branco, então realmente não sabemos qual é a cor de tudo aqui.
Well, fast-forward to today. We can build telescopes which can get over these problems. Now, I'm showing you here an image of the Murchison Radio Observatory, a fantastic place to build radio telescopes. It's flat, it's dry, and most importantly, it's radio quiet: no mobile phones, no Wi-Fi, nothing, just very, very radio quiet, so a perfect place to build a radio telescope. Now, the telescope that I've been working on for a few years is called the Murchison Widefield Array, and I'm going to show you a little time lapse of it being built. This is a group of undergraduate and postgraduate students located in Perth. We call them the Student Army, and they volunteered their time to build a radio telescope. There's no course credit for this. And they're putting together these radio dipoles. They just receive at low frequencies, a bit like your FM radio or your TV. And here we are deploying them across the desert. The final telescope covers 10 square kilometers of the Western Australian desert. And the interesting thing is, there's no moving parts. We just deploy these little antennas essentially on chicken mesh. It's fairly cheap. Cables take the signals from the antennas and bring them to central processing units. And it's the size of this telescope, the fact that we've built it over the entire desert that gives us a better resolution than Parkes.
Bem, voltando para o agora, podemos construir telescópios que podem superar esses problemas. Esta é uma imagem do Observatório Radioastronômico de Murchison, um lugar perfeito para construir radiotelescópios. É plano, seco e mais importante, não há sinais de rádio. Sem celulares, sem Wi-Fi, nada. Sem sinal algum de rádio, logo, um lugar perfeito para construir um radiotelescópio. O telescópio que tenho trabalhado por alguns anos chama-se Murchison Widefield Array (MWA) e vou mostrar um vídeo dele sendo construído. Esse é um grupo de graduandos e pós-graduandos localizado em Perth. São chamados de Exército Estudantil e eles se voluntariaram para construir o telescópio. Não há crédito-aula para isso. E eles estão colocando esses dipolos para rádio. Eles apenas recebem baixas frequências, um pouco como o rádio e a televisão. Aqui estamos posicionando-os pelo deserto. O último telescópio cobre dez quilômetros quadrados do deserto australiano ocidental. E o interessante é que não há partes móveis. Apenas posicionamos essas pequenas antenas essencialmente em telas de arame. É muito barato. Os cabos capturam os sinais das antenas e os trazem para unidades centrais de processamento. E é pelo tamanho do telescópio, e o fato de ter sido construído em todo o deserto, que ele nos dá uma melhor resolução do que o Parkes.
Now, eventually all those cables bring them to a unit which sends it off to a supercomputer here in Perth, and that's where I come in.
Por fim, todos esses cabos são trazidos para uma unidade que envia os dados para um supercomputador aqui em Perth e é aí que eu entro.
(Sighs)
(Suspiro)
Radio data. I have spent the last five years working with very difficult, very interesting data that no one had really looked at before. I've spent a long time calibrating it, running millions of CPU hours on supercomputers and really trying to understand that data. And with this telescope, with this data, we've performed a survey of the entire southern sky, the GaLactic and Extragalactic All-sky MWA Survey, or GLEAM, as I call it. And I'm very excited. This survey is just about to be published, but it hasn't been shown yet, so you are literally the first people to see this southern survey of the entire sky. So I'm delighted to share with you some images from this survey.
Dados de rádio. Passei os últimos cinco anos trabalhando com dados bem difíceis e interessantes que ninguém havia visto anteriormente. Passei um longo tempo calibrando-os, executando milhões de horas em supercomputadores e realmente tentando entender esses dados. E com esse telescópio, esses dados, temos realizado uma pesquisa de todo o céu do Sul, o Rastreio Galáctico e Extragaláctico de todo o céu pelo MWA ou GLEAM, como eu o chamo. E estou muito empolgada. Essa pesquisa está prestes a ser publicada, mas ainda nada foi mostrado, então vocês serão os primeiros a ver essa pesquisa de todo o céu do Sul. Estou encantada de compartilhar algumas imagens dessa pesquisa.
Now, imagine you went to the Murchison, you camped out underneath the stars and you looked towards the south. You saw the south's celestial pole, the galaxy rising. If I fade in the radio light, this is what we observe with our survey. You can see that the galactic plane is no longer dark with dust. It's alight with synchrotron radiation, and thousands of dots are in the sky. Our large Magellanic Cloud, our nearest galactic neighbor, is orange instead of its more familiar blue-white.
Imagine que você foi a Murchison, acampou debaixo das estrelas e olhou para o Sul. Você viu o polo celeste do Sul, o amanhecer da galáxia. Se mudarmos para a luz de rádio, isso é o que observamos com nossa pesquisa. O plano galáctico não está mais obstruído com poeira. Está radiante com a radiação síncrotron e milhares de pontos estão no céu. Nossa Grande Nuvem de Magalhães, nossa vizinha galáctica mais próxima, está laranja em vez de seu familiar branco azulado.
So there's a lot going on in this. Let's take a closer look. If we look back towards the galactic center, where we originally saw the Parkes image that I showed you earlier, low resolution, black and white, and we fade to the GLEAM view, you can see the resolution has gone up by a factor of a hundred. We now have a color view of the sky, a technicolor view. Now, it's not a false color view. These are real radio colors. What I've done is I've colored the lowest frequencies red and the highest frequencies blue, and the middle ones green. And that gives us this rainbow view. And this isn't just false color. The colors in this image tell us about the physical processes going on in the universe. So for instance, if you look along the plane of the galaxy, it's alight with synchrotron, which is mostly reddish orange, but if we look very closely, we see little blue dots. Now, if we zoom in, these blue dots are ionized plasma around very bright stars, and what happens is that they block the red light, so they appear blue. And these can tell us about these star-forming regions in our galaxy. And we just see them immediately. We look at the galaxy, and the color tells us that they're there.
Então, há muito acontecendo nisso; vamos olhar mais de perto. Se olharmos em direção ao centro galáctico, onde nós, originalmente, vimos as imagens de Parkes que mostrei, baixa resolução, preto e branco, e mudarmos para a visão GLEAM, podemos ver que a resolução melhorou por um fator de 100. Temos agora uma visão colorida do céu, uma visão multicolorida. Veja, isso não são cores falsas. Estas são cores reais de rádio. Colori as baixas frequências em vermelho, e as altas frequências em azul e frequências medianas em verde. E isso nos dá essa visão do arco-íris. E isso não é apenas cor falsa. As cores nessa imagem nos mostram processos físicos acontecendo no universo. Por exemplo, se olharmos ao longo do plano da galáxia, está radiante com síncrotron, que é principalmente laranja avermelhado, mas se olharmos atentamente, vemos pontos azuis. Agora, se dermos um zoom, esses pontos azuis são plasma ionizado ao redor de estrelas muito brilhantes, e eles bloqueiam a luz vermelha, então eles aparecem azuis. E isso nos diz sobre essas regiões formadoras de estrelas em nossa galáxia. E nós os vemos imediatamente. Olhamos para a galáxia e a cor nos diz que eles estão lá.
You can see little soap bubbles, little circular images around the galactic plane, and these are supernova remnants. When a star explodes, its outer shell is cast off and it travels outward into space gathering up material, and it produces a little shell. It's been a long-standing mystery to astronomers where all the supernova remnants are. We know that there must be a lot of high-energy electrons in the plane to produce the synchrotron radiation that we see, and we think they're produced by supernova remnants, but there don't seem to be enough. Fortunately, GLEAM is really, really good at detecting supernova remnants, so we're hoping to have a new paper out on that soon.
Vemos pequenas bolhas de sabão, pequenas imagens circulares em torno do plano galáctico e esses são restos de supernovas. Quando uma estrela explode, sua camada externa é arremessada e viaja para fora do espaço recolhendo material, produzindo uma pequena camada. Tem sido um mistério de longa data para os astrônomos a localização dos restos de supernovas. Sabemos que devem existir muitos elétrons de alta energia no plano para produzir a radiação de síncrotron que vemos e cremos que sejam produzidos por restos de supernovas, mas não parece ser o suficiente. Felizmente, o GLEAM é muito bom em detectar os restos de supernovas, e esperamos ter um novo artigo sobre isso logo.
Now, that's fine. We've explored our little local universe, but I wanted to go deeper, I wanted to go further. I wanted to go beyond the Milky Way. Well, as it happens, we can see a very interesting object in the top right, and this is a local radio galaxy, Centaurus A. If we zoom in on this, we can see that there are two huge plumes going out into space. And if you look right in the center between those two plumes, you'll see a galaxy just like our own. It's a spiral. It has a dust lane. It's a normal galaxy. But these jets are only visible in the radio. If we looked in the visible, we wouldn't even know they were there, and they're thousands of times larger than the host galaxy.
Exploramos nosso pequeno universo local, porém eu queria ir mais a fundo e mais longe. Queria ir além da Via Láctea. Bem, por acaso, há um objeto muito interessante no canto direito e isso é uma radiogaláxia local, a Centauro A. Se dermos um zoom, podemos ver que há duas plumas saindo para o espaço. E se você olhar bem no centro, entre essas duas plumas, verá uma galáxia parecida com a nossa. É uma espiral e possui um faixa de poeira. É uma galáxia normal. Mas esses jatos são apenas visíveis no rádio. Se olhássemos no visível, nem saberíamos que estão lá e são milhares de vezes maiores do que a galáxia hospedeira.
What's going on? What's producing these jets? At the center of every galaxy that we know about is a supermassive black hole. Now, black holes are invisible. That's why they're called that. All you can see is the deflection of the light around them, and occasionally, when a star or a cloud of gas comes into their orbit, it is ripped apart by tidal forces, forming what we call an accretion disk. The accretion disk glows brightly in the x-rays, and huge magnetic fields can launch the material into space at nearly the speed of light. So these jets are visible in the radio and this is what we pick up in our survey.
O que está acontecendo e produzindo esses jatos? No centro de cada galáxia que conhecemos está um buraco negro supermassivo. Buracos negros são invisíveis, por isso são chamados assim. Tudo que podemos ver é o desvio da luz em torno deles e às vezes, quando uma estrela ou uma nuvem de gás entra em sua órbita, são destruídas por forças de marés, formando o que chamamos de disco de acreção. Esse disco brilha intensamente nos raios-x e enormes campos magnéticos podem lançar o material no espaço próximo à velocidade da luz. Esses jatos são visíveis no rádio e isso é o que descobrimos com nossa pesquisa.
Well, very well, so we've seen one radio galaxy. That's nice. But if you just look at the top of that image, you'll see another radio galaxy. It's a little bit smaller, and that's just because it's further away. OK. Two radio galaxies. We can see this. This is fine. Well, what about all the other dots? Presumably those are just stars. They're not. They're all radio galaxies. Every single one of the dots in this image is a distant galaxy, millions to billions of light-years away with a supermassive black hole at its center pushing material into space at nearly the speed of light. It is mind-blowing. And this survey is even larger than what I've shown here. If we zoom out to the full extent of the survey, you can see I found 300,000 of these radio galaxies. So it's truly an epic journey. We've discovered all of these galaxies right back to the very first supermassive black holes. I'm very proud of this, and it will be published next week.
Bem, então vimos uma radiogaláxia. Isso é bom. Mas se olharmos no topo da imagem, veremos outra radiogaláxia. É um pouco menor porque está mais longe. Certo: duas radiogaláxias. Podemos vê-las e isso é bom. Bem, e todos os outros pontos? Supõe-se que sejam apenas estrelas. Eles não são. Todos são radiogaláxias. Cada um dos pontos nesta imagem é uma galáxia distante, milhões a bilhões de anos-luz de distância com um buraco negro supermassivo no centro empurrando material para o espaço próximo à velocidade da luz. É impressionante. E essa pesquisa é ainda maior do que mostrei aqui. Se olharmos para toda a extensão da pesquisa, veremos que encontrei 300 mil radiogaláxias. Então, realmente é uma jornada épica. Descobrimos todas essas galáxias de volta aos primeiros buracos negros supermassivos. Estou muito orgulhosa e isso será publicado semana que vem.
Now, that's not all. I've explored the furthest reaches of the galaxy with this survey, but there's something even more in this image. Now, I'll take you right back to the dawn of time. When the universe formed, it was a big bang, which left the universe as a sea of hydrogen, neutral hydrogen. And when the very first stars and galaxies switched on, they ionized that hydrogen. So the universe went from neutral to ionized. That imprinted a signal all around us. Everywhere, it pervades us, like the Force. Now, because that happened so long ago, the signal was redshifted, so now that signal is at very low frequencies. It's at the same frequency as my survey, but it's so faint. It's a billionth the size of any of the objects in my survey. So our telescope may not be quite sensitive enough to pick up this signal. However, there's a new radio telescope. So I can't have a starship, but I can hopefully have one of the biggest radio telescopes in the world. We're building the Square Kilometre Array, a new radio telescope, and it's going to be a thousand times bigger than the MWA, a thousand times more sensitive, and have an even better resolution. So we should find tens of millions of galaxies. And perhaps, deep in that signal, I will get to look upon the very first stars and galaxies switching on, the beginning of time itself.
Bem, isso não é tudo. Explorei os alcances mais distantes da galáxia com essa pesquisa, mas há algo a mais nesta imagem. Agora, vou levá-lo de volta à aurora dos tempos. Quando o universo se formou, houve um grande estrondo, o qual deixou o universo como um mar de hidrogênio neutro. E quando as primeiras estrelas e galáxias se acenderam, elas ionizaram aquele hidrogênio. Assim, o universo passou de neutro a ionizado. Isso marcou um sinal ao nosso redor. Por toda parte, ela nos invade, como a Força. Como isso aconteceu há muito tempo, o sinal foi desviado para o vermelho, então agora aquele sinal está em frequências muito baixas, na mesma frequência que minha pesquisa, mas está muito fraco. É um bilionésimo do tamanho de quaisquer objetos em minha pesquisa. Assim, nosso telescópio pode não ser sensível o bastante pra captar esse sinal. No entanto, há um novo radiotelescópio. Então, não posso ter uma nave estelar, mas espero ter um dos maiores radiotelescópios do mundo. Estamos construindo um novo telescópio, o Square Kilometer Array e será mil vezes maior do que o MWA, mil vezes mais sensível e terá uma resolução ainda melhor. Encontraremos dezenas de milhões de galáxias. E talvez, no fundo desse sinal, vou conseguir olhar para as primeiras estrelas e galáxias se acendendo, o começo do próprio tempo.
Thank you.
Obrigada.
(Applause)
(Aplausos)