Nesta atividade, os alunos irão desempenhar o papel de buracos negros, e observar como os astrônomos podem detectar esses objetos, mesmo que nenhuma luz escape deles. O ideal é realizar a atividade com um grupo de 25 alunos. Você deve ajustar os números de acordo com o tamanho do grupo e o espaço que você tem. Caso a classe tenha mais que 25 alunos, vale a pena ter alguns alunos à margem como observadores e depois trocá-los com os participantes, para dar a todos a oportunidade de observar e representar um papel. Também é útil ter um ajudante posicionado junto ao interruptor de luz para acender e apagar a luz à vontade.

Materiais

• Laços de arame de bitola pesada (1 metro de circunferência)
• Laços de arame de bitola pesada (2 metros de circunferência).
• Colares de neon que brilhem no escuro (um por aluno).
• Lanternas
• Papel celofane para cobrir as lentes das lanternas.
• Papel de seda usado em decoração de festas (fazer um disco grande, como o da figura abaixo).
• 2 bolas grandes de decoração de festas (daquelas usadas em festa junina, veja a figura abaixo).

Preparação:

1. Loops de fio: Corte e modele o fio em 5-6 laços de tamanho médio (aproximadamente 1 metro de circunferência) e 5-6 laços grandes (aproximadamente 2 metros de circunferência). Faça uma figura em forma de 8 com ambos os loops, anexando dois do mesmo tamanho juntos (fita isolante funciona bem para isso). Os alunos usarão isso para simular a atração gravitacional em diferentes distâncias entre estrelas e buracos negros.
2. Lanternas: Cubra as lentes das lanternas com celofane (ou lenço de papel) e prenda com fita adesiva nas bordas.
3. Escureça o quarto: O quarto deve ser capaz de ir de iluminado a escuro para que os colares de neon possam ser vistos com eficácia. Tente fazer com que o ambiente seja o mais escuro possível.

Método:

1. Demonstre uma órbita para os propósitos desta atividade, fazendo com que dois voluntários segurem as extremidades opostas de um arame em oito, separem-no e circulem um ao redor do outro.
2. Faça com que 16 dos alunos usem os colares de neon. Esses estudantes são "estrelas". O restante dos alunos não usará os colares e, portanto, ficará invisível no escuro; eles serão os "buracos negros".
3. Divida os alunos mais ou menos da seguinte maneira: 3 dos alunos serão estrelas normais, sem um par, movendo-se pela galáxia. 5 pares de estudantes serão pares de estrelas binárias normais orbitando um ao redor do outro. 5 dos estudantes com colares emparelharão com 5 estudantes sem colares para ser pares binários normais da estrela e do buraco negro. Os restantes 2 alunos sem colares serão buracos negros sem um par.
4. Cada par (seja um par de estrelas normais ou um par de estrelas e de buracos negros) deve receber um arame em formato de 8. Esses fios vêm em tamanhos diferentes para representar diferenças em quão próximos os objetos orbitam uns aos outros.
5. Explique que as luzes serão apagadas e cada par de alunos irá orbitar um ao redor do outro. Os alunos desemparelhados estarão espalhados pela sala sozinhos. Certifique-se de dizer a todos os alunos para circular ou mover-se devagar para evitar lesões. Pratique a atividade uma vez com as luzes acesas.
6. Apague as luzes e inicie a atividade. Peça aos alunos que observem o que acontece. Eles poderão ver as estrelas porque os colares de brilho emitem luz. Os buracos negros, no entanto, serão invisíveis (isso é mais dramático quando você consegue escurecer completamente a sala). Sempre que um buraco negro é emparelhado com uma estrela normal, eles serão capazes de ver a estrela ao redor de algo, mas eles não serão capazes de ver o que é. Se dois buracos negros estiverem emparelhados, nada será visível. Isto é o que acontece com os buracos negros no espaço.
7. Acenda as luzes e explique que vários buracos negros no universo possuem ao redor de si discos de acreção. Você pode usar o disco de papel de festa e a bola para ilustrar um disco de acreção e uma estrela em órbita. Explique aos alunos que os materiais neste disco interagem entre si e, à medida que o fazem, o atrito faz com que fiquem muito, muito quentes. Isso faz com que a luz seja emitida, geralmente na forma de raios X. Como essa luz é gerada pelo material ao redor do buraco negro, e não dentro do buraco negro, essa luz pode escapar, e podemos detectá-la, dando-nos outra maneira de detectar um buraco negro (veja a imagem abaixo, que pode ajudar os alunos na visualização de um disco de acreção).
8. Agora use as lanternas cobertas para representar as emissões de raios-X. Pode valer a pena ter alguns alunos à margem como observadores, e depois trocá-los com os participantes, para dar a todos a oportunidade de observar e representar um papel.
9. Na atividade, qualquer aluno que esteja no papel de buraco negro e que esteja emparelhado com uma estrela deve receber uma das lanternas. Um dos buracos negros não emparelhado também deve receber uma lanterna.
10. Apague as luzes e realize a atividade novamente. Desta vez, os alunos com lanternas acendem-nas. Todos devem ser capazes de detectar os raios-X emitidos pelos discos de acreção em torno de alguns buracos negros. A idéia aqui é que a estrela e o buraco negro estejam suficientemente próximos para que a acreção aconteça, ou seja, a estrela “doa” parte de sua massa para o buraco negro e são emitidos raios-X. Isso demonstra uma das maneiras de os cientistas detectarem buracos negros.
11. Faça-lhes perguntas com base nesta atividade. Verifique se eles agora entendem o que é um buraco negro e como os detectamos. Enquanto o professor faz isso, os ajudantes devem recolher as lanternas e os arames usados na atividade.

Créditos:

A presente atividade é uma adaptação da atividade "Big Explosions" da NASA e as figuras acima mostradas estão ali presentes. Ela pode ser encontrada em: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/programs/bigexplosions/activities/BlackHoles.pdf.