Esta atividade demonstrará aos estudantes como um buraco negro é formado a partir do colapso de uma estrela massiva, já que o núcleo da estrela não pode suportar o peso das camadas externas de gás ao redor do núcleo. A presente atividade deve durar em torno de uma hora.
Materiais
A classe pode se dividir em grupos. Cada grupo precisará de:
- Um balão de festa
- Três ou quatro pedaços de papel alumínio (de tamanho 30 cm cada).
- Um alfinete para estourar o balão.
Método
- Os estudantes devem inflar o balão e envolvê-lo com as folhas de papel alumínio, para criar o modelo de estrela.
- Explique que as várias camadas de papel alumínio representam as diferentes camadas de gás da estrela e que o balão representa o núcleo quente da estrela. Dentro do núcleo, o calor criado pela fusão termonuclear exerce uma pressão para fora sobre as camadas de gás, evitando o colapso da estrela.
- Os estudantes devem simular o efeito da gravidade tentando comprimir levemente o balão. A pressão do núcleo evita que a estrela colapse devido à força gravitacional.
- Quando uma estrela chega ao fim de sua vida, o combustível do núcleo termina e a pressão termonuclear não consegue mais sustentar as camadas de gás. Nesse momento os estudantes devem alfinetar o balão, o que simula esse processo.
- Novamente eles devem tentar comprimir o balão com suas mãos, simulando o efeito da gravidade. Agora eles conseguirão comprimir as folhas de papel alumínio até criar uma pequena bola de alumínio. Isso simula a formação do buraco negro. Note que a massa da bola é a mesma do modelo de estrela, mas seus tamanhos são consideravelmente diferentes.
Discussão
Construir uma estrela com mais camadas de gás (ou seja, mais folhas de papel alumínio) fará a estrela ficar mais massiva. O que resultará na formação de um buraco negro mais massivo, já que haverá mais massa para formar o buraco negro.
- O conceito de densidade (massa por unidade de volume) pode ser introduzido aqui. Qual tem maior densidade? A estrela ou o buraco negro?
Embora eles tenham tamanhos diferentes, a estrela e o buraco negro têm a mesma massa, pois são formados do mesmo material. No entanto, como o buraco negro é menor, ele tem mais material em um menor volume, o que resulta numa densidade maior.
Créditos:
A presente atividade foi traduzida e adaptada do manual ‘Journey to a Black Hole’ que se encontra no website Inside Einstein’s Universe.