Buracos negros são realmente muito estranhos. Eles são uma entidade originalmente prevista pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein. Nesta atividade, vamos explorar um efeito peculiar dos buracos negros: a espaguetificação.

Materiais

Esta atividade deve ser preparada pelo próprio professor, para ser apresentada a turmas dos anos iniciais do ensino fundamental, ou, se preferir, dividir a turma em grupos e fazê-los montar a atividade. Lista de materiais (por grupo, se for o caso):

• 1 conta-gotas.
• 1 aro de bordar com um balão de festa preto esticado (ou elástico preto).
• 1 porta vela com abertura larga (veja a figura abaixo).
• Autocolantes ou figurinhas de naves espaciais e extraterrestres (escolha a quantidade e os tipos que desejar).
• Folhas de papel toalha.
• Tinta guache (diversas cores).
• Uma jarra com oobleck colorido (fluido não newtoniano feito de amido de milho).
• Sacolas plásticas.

Preparação:

1. Recubra as chumbadas com o plástico líquido (neste caso, antes da demonstração, espere que o plástico seque completamente). Como opção alternativa, recubra as chumbadas com fita adesiva plástica (p.ex. fita isolante ou outros tipos de fitas adesivas coloridas), atentando para que as chumbadas mantenham seu formato esférico.
2. Estique o tecido sobre a boca do balde, fixando-o com o cordão elástico de borracha. Este será o seu modelo de espaço-tempo, como descrito abaixo.

Método:

1. Prepare a sua turma psicologicamente: eles irão ouvir uma história meio estranha sobre a natureza do espaço. Use a palavra "espaço-tempo" apenas se perceber que a sua plateia esteja familiarizada com a palavra.
2. Explique ao público que o tecido representa o "tecido" do espaço-tempo. Há espaço-tempo ao nosso redor em todos os lugares, em todas as direções. O tecido representa uma pequena porção do espaço-tempo e em apenas duas dimensões.
3. Objetos massivos e o tecido do espaço-tempo:
• Convide um voluntário para comparar os dois pesinhos (as chumbadas de pesca): qual deles tem mais massa?
• Explique que Albert Einstein descobriu que objetos massivos (como estrelas e planetas) afetam o tecido do espaço-tempo.
• Coloque o pesinho mais leve no centro do tecido e pergunte: o que acontece ao espaço-tempo quando uma massa é introduzida?
• Repita colocando agora a chumbada mais pesada, fazendo a mesma pergunta e complementando: esse segundo pesinho curva mais ou menos o espaço-tempo?
• Mantendo o pesinho mais pesado no centro do tecido, convide um voluntário para colocar uma bolinha de gude na borda do tecido. O que acontece? Explique que o mesmo ocorre quando uma nave espacial chega perto de uma estrela: ela é atraída e cai na estrela.
• Troque agora a chumbada pesada pela chumbada mais leve. Convide o mesmo voluntário para colocar uma bolinha de gude na borda do tecido. Pergunte: em que situação a bolinha caiu mais rapidamente? Explique que quanto maior a massa, maior a curvatura e mais forte a gravidade.
4. Mantendo o pesinho leve no tecido, agora diga à sua plateia que as bolinhas de gude representam foguetes que tentarão sair da estrela. Deixe a bolinha de gude no centro junto ao pesinho. Peça a um voluntário para tentar afastar a bolinha de gude, como um foguete que tenta decolar. Troque o pesinho leve pelo mais pesado e peça para o voluntário fazer o mesmo. Em qual das duas estrelas o foguete conseguirá decolar com maior facilidade?
5. E se o Sol se transformar em um buraco negro?
• Avise a seus alunos que o Sol ainda viverá por 5 bilhões e quando ele morrer ele se transformará em uma estrela do tipo anã branca.
• Após esse aviso, diga que mesmo assim vamos supor a possibilidade de que o Sol se transforme em um buraco negro.
• Entregue a um voluntário a bola esportiva (p.ex. a bola de tênis) e o peso de massa semelhante. Diga ao voluntário que as duas bolas possuem o mesmo peso.
• Diga aos alunos que a bola representa o Sol e o peso representa o Sol colapsado sob a influência da gravidade (representando um buraco negro). Qual destes vai curvar mais o espaço-tempo?
• Teste as previsões do público usando a montagem tecido + balde.

Discussão:

1. Mesmo que os tamanhos sejam diferentes, as massas da bola esportiva e do pesinho são os mesmos. A grandes distâncias (isto é, perto da borda do tecido) a curvatura no tecido devido a qualquer massa é aproximadamente a mesma. Mesma massa... mesma curvatura... mesma atração gravitacional.
2. No entanto, as coisas são diferentes quando você está perto do pesinho de chumbo. Para a quantidade de massa envolvida, você pode se aproximar mais do pesinho do chumbo, já que sua massa está concentrada em um volume menor. Por causa de sua proximidade, a curvatura do tecido é mais extrema. Mesma massa... mais curvatura... mais forte a atração gravitacional nas proximidades do "buraco negro".

Créditos:

A presente atividade é uma adaptação da atividade "Modeling a Black Hole" do manual "Inside Einstein's Universe", que pode ser encontrado em: https://www.cfa.harvard.edu/seuforum/einstein/resources/JourneyBlackHole/JourneyBlackHoleManual.pdf.