Nesta atividade, os alunos irão descobrir outras maneiras de se detectar buracos negros. O professor pode dividir a sala em grupos ou dimensioná-la da forma que achar melhor.

Materiais (para demonstração pelo professor ou para distribuição por grupo)

• 1 colar de neon que brilha no escuro.
• 1 "traje" preto, como manto, vestido ou capa.
• Qualquer tipo de material escuro (lona, cartolinas, etc) para cobrir qualquer janela do recinto.
• Um espaço grande, escuro e vazio, onde os alunos podem se mover livremente sem danos.
• Corda de aproximadamente 1 metro de comprimento.
• Boneca de pano ou bicho de pelúcia.

Preparação:

1. Tenha certeza de que a sala pode ficar escura e inicie a atividade conforme explicação abaixo.

Método:

1. Explique que as estrelas estão em "sistemas binários", um par de estrelas que orbitam umas às outras.
2. Convide dois voluntários para aparecer e mostrar isso, eles poderão se apoiar, cruzar seus pulsos e dar as mãos.
3. Uma vez que eles estejam juntos, eles podem começar a girar em um círculo.
4. Explique que os astrônomos podem usar as leis de movimento de Newton e observar a dinâmica do sistema para estudar esses sistemas.
5. Os experimentos a seguir podem ajudar seu público a explorar como a separação e as massas relativas das estrelas em um sistema binário afetam seu movimento:
• Separação de estrelas: o que acontece se os dois voluntários estiverem conectados por uma corda, em vez de suas mãos? Faça com que seus voluntários segurem o lado oposto da corda enquanto giram. Quanto tempo leva para concluir uma órbita? Agora faça-os dar as mãos e girar. Com que velocidade eles giram quando separados por uma distância menor? (Resposta: muito mais rápido, quanto menor a órbita, menor o período.)
• Massa relativa de estrelas: Substitua um de seus voluntários por um boneco de pano ou um bicho de pelúcia. Como essa massa menor afeta o sistema? (Resposta: As massas relativas dos objetos orbitando um ao outro afetam um ao outro se eles não estiverem balanceados, o objeto menos massivo gira ao redor, enquanto o objeto mais massivo praticamente não se move).
6. Explique à sua audiência que algumas estrelas vivem menos que outras. Em alguns sistemas binários, a estrela que vive menos se transformam em buracos negros, desaparecendo de vista. No entanto, a outra estrela continuará a orbitar o buraco negro. Essa órbita é a pista para descobrir onde existem buracos negros.
7. Convide mais dois voluntários para a atividade e dê a um deles o colar de neon que brilha no escuro. (Se você tem um traje preto, o outro voluntário deve usá-lo.)
8. Peça-lhes que juntem as mãos como o primeiro grupo de voluntários e apague as luzes.
9. Faça-os girar em torno de si. O colar que brilha no escuro parece estar se movendo em torno de um objeto invisível (o "buraco negro" que não emite nenhuma luz).
10. Explique que os astrônomos buscam estrelas que orbitem ao redor de um "nada". A dinâmica desses sistemas mostra que há uma certa quantidade de massa ao redor da qual essas estrelas estão orbitando, mas que não pode ser vista. Esta é uma evidência dos buracos negros, incrivelmente massivos, que habitam uma quantidade muito pequena de espaço.

Discussão:

Você pode querer usar uma demonstração que mostre a existência de uma "luz invisível". Por exemplo, algumas câmeras digitais têm sensibilidade no infravermelho - você pode usar esses detectores infravermelhos para observar fontes de luz infravermelha, ou calor. Algumas lojas de artesanato ou de ciências vendem contas (de bijuteria) ultravioletas que brilham quando expostas à luz do sol. Verificando que existem outros tipos de luz além daquelas que nossos olhos podem detectar é uma conexão concreta com a astronomia de raios-X. O site do Observatório de Raios-X Chandra tem várias imagens astronômicas em vários comprimentos de onda.

Créditos:

A presente atividade é uma adaptação da atividade "Inside the Einstein Universe". Ela pode ser encontrada em: https://www.cfa.harvard.edu/seuforum/einstein/resources/JourneyBlackHole/JourneyBlackHoleManual.pdf.