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 (fluido não newtoniano feito de amido de milho).

Preparação:

O anel de bordar é para uso exclusivo do professor. Forre as toalhas de papel na forma dos castiçais. Você pode usar massinha para criar um molde. Apare as arestas. Tenha o suficiente disponível para cada aluno ou para que eles trabalhem em equipes (de dois se possível). Misture oobleck com diferentes cores de tinta aquarela e tenha quantidade suficiente para o uso de cada grupo.

Método:

1. Pergunte aos alunos o que eles sabem sobre gravidade, forças de maré e buracos negros.
2. Discuta por que temos marés aqui na Terra. [A Lua puxa (gravitacionalmente) a Terra em diferentes áreas, criando protuberâncias, que vemos como marés].
3. Explique a diferença entre o espaço bidimensional versus o espaço tridimensional (sinta-se à vontade para desenhar imagens para ilustrar ainda mais; ex. Uma caixa vs. um cubo).
4. Incentive os alunos a fingir que estamos em um universo bidimensional e, usando o anel de bordar, mostre-lhes como um buraco negro distorceria o espaço nesse cenário, comprimindo o balão esticado, puxando-o para baixo.
5. Mostre aos alunos o porta-velas com as toalhas de papel. Lembre-os que estamos fingindo que estamos em um espaço bidimensional: use um adesivo de nave espacial. (Ex. "Lembre-se, estamos em duas dimensões. Vêem? Estamos dentro desta nave espacial".)
6. Pegue o conta-gotas e coloque uma pequena quantidade de oobleck na borda externa da toalha de papel. Não deve se mover. Explique que não chegamos perto o suficiente para cair ainda. Pergunte a eles quais são suas previsões se nos aproximarmos do centro.
7. Pegue o conta-gotas e espalhe uma quantidade maior de oobleck mais perto do centro da toalha de papel. O oobleck deve deslizar para baixo, deixando um rastro. Use isso para explicar o fenômeno de espaguetificação (veja a imagem do astronauta espaguetificado ao fim da presente atividade; mostre esse tipo de figura para os alunos para ajudar na sua explicação).
8. Convide os estudantes para criarem seus próprios designs usando as diferentes cores de guache no oobleck.
9. Quando eles terminarem, reforce novamente a ideia de que estamos no espaço bidimensional achatando a toalha de papel.

Discussão:

O horizonte de eventos é um limite em torno de um buraco negro que significa se você está “dentro ou fora”. Se você está fora do horizonte de eventos, você orbitaria o buraco negro como a Lua orbita a Terra ou a Terra orbita o Sol. Se você cruzar o horizonte de eventos, está fadado a cair no buraco negro e não sair mais dele. A queda livre é o que todos os astronautas experimentam quando estão em órbita ao redor da Terra. Eles estão caindo muito rápido, mas eles acham que estão sem peso porque tudo ao seu redor está caindo na mesma velocidade. Quando você começa uma queda em um buraco negro, algo chamado "Forças Gravitacionais de Maré" substituem a queda livre. Estas são as mesmas forças exercidas pela Lua que cria as marés da Terra. Como a Lua orbita a Terra, diferentes partes da Terra são esticadas em resposta à gravidade da Lua. No caso do buraco negro, as partes mais próximas do centro sentirão uma força gravitacional mais alta do que as partes mais distantes. Isso é chamado de espaguetificação.

Créditos:

A presente atividade é uma adaptação da atividade "Espaguetificação" do Tech Museum, que pode ser encontrado em: http://www.sjsu.edu/education/docs/mcc/Spaghettify.pdf.