Escola São Paulo de Ciência Avançada

As detecções recentes de eventos astrofísicos por meio de canais não-eletromagnéticos abriram novas áreas de pesquisa que envolvem a exploração dos cosmos usando Múltiplos Mensageiros (MM). Os astrônomos sempre se utilizaram de diferentes comprimentos de ondas, desde rádio até raios gama, para estudar fenômenos físicos em pequenas e grandes escalas, assim como os regimes de baixas e altas energias. Entretanto, nos últimos anos nós começamos a ter acesso a uma variedade de canais novos – tais como raios cósmicos de alta energia, neutrinos e ondas gravitacionais – cuja origem pode ser traçada até os mesmos objetos ou eventos. Cada mensageiro traz uma janela distinta sobre buracos negros, estrelas de nêutrons, quasares, blazares, supernovas e outras fontes, e a complementaridade dessas observações começa a impactar profundamente a Física e a Astronomia.

Quais são os mecanismos físicos por trás da aceleração de partículas para energias tão altas quanto 10²⁰ eV? O que acontece quando buracos negros e estrelas de nêutrons colidem? A Relatividade Geral de Einstein fornece uma descrição precisa dos fenômenos gravitacionais nesses eventos cataclísmicos? Podemos detectar supernovas medindo as explosões de neutrinos que são produzidas quando seu núcleo finalmente entra em colapso, segundos antes da supernova explodir? É possível resolver a já duradoura dicotomia sobre a taxa de expansão do Universo (a “tensão de Hubble”) usando fusões de estrelas de nêutron binárias como um padrão de alerta para medir parâmetros cosmológicos? Podemos detectar o fundo cósmico dos neutrinos, que se acredita ser uma relíquia térmica com uma temperatura de aproximadamente 2K hoje, e que deveria ter se dissociado da matéria e radiação restantes antes do primeiro minuto após o Big Bang? Podemos combinar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas com observações de ondas gravitacionais primordiais para mostrar de fato se havia ou não uma fase inflacionária no início do Universo?

Esta ESPCA de Astrofísica Multi-Mensageiros vai fornecer aos estudantes o conhecimento e o ferramental para começar a trabalhar nessas áreas, detalhando a física por trás dessas novas descobertas e observações. A Escola vai apresentar a ciência por trás desses fenômenos astrofísicos MM, além de dar uma revisão dos novos experimentos e instrumentos que serão relevantes na próxima década.