Como um "computador" humano para um cientista de renome mundial, Donna Elbert fez grandes contribuições que passaram despercebidas por décadas. Não mais

Por mais de 30 anos, Donna Elbert fez cálculos para o astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar. Crédito da imagem: Cortesia de Dianne Hofner Sahiere, Susan Elbert Steele, Joanne Elbert Kantner

Há mais de 60 anos, uma mulher sem formação avançada em matemática criou uma teoria sobre os campos magnéticos planetários. O nome dela? Dona Elbert. O trabalho dela? Um “computador” humano trabalhando para o famoso astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar.

A nova pesquisa foi publicada em 10 de agosto na revista Proceedings of the Royal Society A.

O toque humano

Computadores, em seu nível mais básico, são máquinas de calcular. Mas antes que os computadores ficassem nas mesas de cada pesquisador e funcionário de escritório, eles ocupavam salas inteiras e especialistas eram obrigados a operá-los. E antes disso, “computadores” eram seres humanos que faziam resmas de cálculos à mão, ou, na melhor das hipóteses, com uma calculadora, o que é apenas uma pequena ajuda quando se trata de física analítica complexa.

A grande maioria desses computadores humanos eram mulheres. Algumas tinham formação avançada em matemática, mas muitas tinham apenas o ensino médio. O trabalho era geralmente tratado como um cargo de secretária, exigindo principalmente atenção aos detalhes. Enquanto alguns computadores humanos se apegavam a cálculos mecânicos, mais do que alguns adotaram a matemática com habilidade superior, revelando insights e melhorias que mostravam que eles tinham uma compreensão profunda das teorias por trás das equações.

Um desses computadores particularmente talentosos foi Donna deEtta Elbert. Por mais de 30 anos, ela trabalhou com o lendário astrofísico e ganhador do Nobel Subramanyan Chadrasekhar, que é mais famoso por descobrir o limite de Chandrasekhar de mesmo nome.

Este limite refere-se à massa máxima que uma anã branca pode atingir antes de entrar em colapso em um buraco negro. (Uma anã branca é o remanescente denso que sobra depois que a vida normal de uma estrela parecida com o Sol termina.) Chandrasekhar também estava à frente de seu tempo. Quando ele publicou seu limite homônimo, a própria existência de buracos negros ainda estava em dúvida. Por muitos anos, sua previsão foi vista principalmente como uma peculiaridade matemática, improvável de ter muita influência no mundo real.

Elbert foi originalmente trazida como o computador de Chandrasekhar, mas ela rapidamente se tornou parte integrante de seu processo de pesquisa. Elbert compartilha o crédito de publicação com Chandrasekhar em vários artigos, e ele faz referência a ela nas notas de rodapé de muitos outros.

Hoje, qualquer pessoa que contribua tanto quanto ela para o trabalho de Chandrasekhar seria listada como coautora e tratada e creditada como pesquisadora completa. Mas na década de 1950, Elbert era vista simplesmente como um computador.

“Ele não estava aceitando o trabalho dela”, observa Horn sobre Chandrasekhar. “Ele realmente tentou dar crédito a ela. Foi apenas no período dos anos 50”.

Ímãs: É complicado

Elbert e Chandrasekhar trabalharam em muitos tópicos diferentes durante sua longa parceria profissional. E no início dos anos 1950, eles estavam focados nos complexos campos magnéticos dos planetas.

Todo planeta gira, ou rotaciona, causando o efeito Coriolis, uma força inercial que desvia tudo, desde ar e água até mísseis. Sua força depende da rapidez com que um planeta gira. Um planeta de rotação rápida como Júpiter, onde um dia tem apenas 10 horas de duração, tem um efeito Coriolis muito forte. Você pode ver os efeitos nas bandas largas e visíveis na atmosfera de Júpiter. Enquanto isso, um planeta em rotação lenta, como Vênus, que gira apenas uma vez a cada 243 dias, quase não tem efeito Coriolis ou aparência em faixas.

Os campos magnéticos surgem de partículas carregadas em movimento, e a Terra tem um núcleo de metal líquido. Outros planetas têm oceanos salgados. Quando esses materiais se agitam, eles criam campos magnéticos, que exercem forças sobre as partículas dentro deles.

Muitos planetas com interiores quentes ou úmidos, incluindo a Terra, também experimentam convecção. Esse fenômeno é visto no movimento de uma lâmpada de lava, onde o material quente sobe, esfria e depois cai para ser aquecido novamente.

Juntos, esses fatores resultam em um complicado movimento e turbilhão dentro de planetas com interiores parcialmente líquidos. E porque o movimento do núcleo metálico líquido da Terra cria seu campo magnético, o campo em si é complexo, muito mais do que as ilustrações padrão da Terra como um ímã em barra implicam.

A magnetosfera da Terra ajuda a protegê-la da radiação perigosa de fontes como o vento solar, como visto no conceito deste artista. Crédito da imagem: ESA

Elbert estava trabalhando com Chandrasekhar quando ela notou pela primeira vez que, se as forças da rotação e dos campos magnéticos são aproximadamente iguais, então os bolsões de convecção tendem a se organizar em padrões organizados e de grande escala, em vez de padrões menores e mais turbulentos. Este é o “ponto ideal” que permite que um mundo hospede um campo magnético global forte como vemos na Terra.

O campo magnético da Terra é responsável pelas brilhantes Luzes do Norte e do sul. Mas, mais importante, protege a superfície e a atmosfera da Terra da radiação nociva, tornando a vida possível.

Os cientistas sabem o que causa campos magnéticos simples. E eles sabem que a Terra tem um campo magnético grande e complexo. Mas ainda há uma grande lacuna em sua capacidade de detalhar a matemática exatamente como o campo magnético da Terra se forma e se comporta. E os cientistas estão sempre procurando fechar essas lacunas em sua compreensão. Só que às vezes demora muito.

Nova vida para a velha teoria de Elbert

Horn vem estudando campos magnéticos durante toda a sua carreira, mas o trabalho anterior de Elbert só chamou sua atenção há alguns anos. Horn diz que o livro de Chandrasekhar sobre campos magnéticos é leitura obrigatória em seu campo. “Mas ninguém realmente leu a nota de rodapé”, diz Horn. “Pelo menos ninguém com quem falei”.

A nota de rodapé em questão não é um agradecimento vago a Elbert por trabalhar a matemática que faria um físico adulto chorar. Em vez disso, credita especificamente a ela o insight sobre quando as forças magnéticas e rotacionais se combinam. Apesar dessa observação estar à vista de todos por décadas, levou muito tempo até que os cientistas pudessem aplicá-la.

Rotação, convecção e magnetismo se harmonizam de maneiras sutis que desafiam uma descrição algébrica direta ou uma ilustração de desenho animado. O único caminho a seguir é a análise, passando por matemática complexa a velocidades viáveis apenas na última década, de acordo com Horn. Antes disso, os cientistas tinham que escolher rotação ou convecção, ou tomar outras medidas simplificadoras. O poder da computação necessário para capturar a física mais complicada que Elbert apresentou ainda não estava disponível.

Mas agora, armados com novos métodos e poder de computação, Horn e Arnou retornaram ao trabalho de décadas de Chandrasekhar e Elbert. Eles chamaram esse cenário de alcance de Elbert e estão planejando mais dois artigos expandindo suas observações originais.

Horn diz: “A parte mais impressionante é que ela não tinha um diploma universitário. Ela fez a matemática difícil, que seria difícil para mim”.

Infelizmente, Elbert morreu em 2019 aos 90 anos. Horn nunca falou com ela pessoalmente. Mas depois de revelar o trabalho de Elbert, um de seus parentes entrou em contato com Horn. Eles disseram que Elbert ficaria emocionada ao ver seu trabalho e nome alcançando tal reconhecimento. E Horn chama isso de um dos momentos de maior orgulho de sua carreira.

"Isso é melhor do que a pesquisa", diz ela.

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Referência:

HAYNES, Korey. Donna Elbert's work on planetary magnetic fields finally comes to light. Astronomy, 27, out. 2022. Disponível em: <https://astronomy.com/news/2022/10/donna-elberts-work-on-planetary-magnetic-fields-finally-comes-to-light>. Acesso em: 02, out. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.