Astrofísica e Gravitação

Astrofísica e gravitação é uma das áreas de investigação mais ativas e estimulantes em física. Observações cada vez mais precisas em todo o espectro de ondas eletromagnéticas, assim como a deteção recente de ondas gravitacionais, abriram horizontes sem precedentes para compreendermos fenómenos de astrofísica altamente energéticos em campos gravitacionais de máxima intensidade. Os objetos por excelência relacionados com estes campos gravitacionais fortes são buracos negros e o próprio Universo.

Buracos negros são objetos fascinantes que envolvem toda a física e astrofísica e desempenham um papel essencial nesta nova era de astrofísica e astronomia, a era da astronomia dos telescópios e detetores de ondas eletromagnéticas em todas as frequências e dos detetores de ondas gravitacionais. Buracos negros são os objetos mais compactos possíveis na natureza e transformam quantidades colossais de energia gravitacional em energia de radiação eletromagnética e em ondas gravitacionais. Vários problemas no estudo da física e astrofísica de buracos negros estão em aberto. Por exemplo, o entendimento do interior de um buraco negro, que abriga uma singularidade onde o espaço-tempo termina e as leis da física que conhecemos não são mais válidas, é um dos problemas mais importantes a serem resolvidos em física teórica. A junção de teoria quântica de campos com buracos negros que foi iniciada por Hawking é problemática pois origina inconsistências no nosso entendimento de gravitação e mecânica quântica. Estas dificuldades estão no cerne de progresso recente sobre entropia de buracos negros, geometria do espaço-tempo e emaranhamento de campos quânticos. É agora claro que os problemas conceptuais em física de buracos negros são também a chave para desvendar muitos dos problemas em física, tanto através de avanços teóricos como observacionais.

Em astrofísica e cosmologia os tópicos de fronteira são a natureza da matéria escura, a natureza da energia escura e a geometria e topologia espacial do Universo. A matéria escura e a gravitação são responsável pela formação das estruturas do Universo como as galáxias e os aglomerados de galáxias e a energia escura é responsável pela aceleração do Universo em expansão desde o big bang inicial. Ambas contribuem com cerca de noventa e cinco por cento da massa do Universo e o seu conhecimento aprofundado pode determinar se o Universo é fechado e espacialmente finito ou aberto e infinito. Isto envolve o estudo de tópicos importantes ainda por desvendar, como a essência do big bang, a natureza do universo inflacionário e as propriedades de estrelas supernovas vitais para a medição de distâncias cosmológicas.

A investigação e o ensino na área científica de Astrofísica e Gravitação (AG), desenvolvidos e executados no Departamento de Física do IST por um grupo experiente de físicos e astrofísicos teóricos e observacionais, conta com professores e investigadores que trabalham em colaboração com universidades e institutos internacionais de ponta com o objectivo de compreender ao nível mais fundamental as leis da física que regem o Universo. A área de Astrofísica e Gravitação tem como um dos seus principais objectivos o de iniciar e promover os estudantes e jovens investigadores interessados nestes temas fascinantes.

Unidades de Investigação:

Centro de Astrofísica e Gravitação

Contacto:

infoag[at]fisica.tecnico.ulisboa.pt