Esta atividade visa ilustrar de forma simples como o colapso de uma estrela forma um buraco negro. Como será necessário o uso de geladeira, o professor pode realizá-lo para pequenos grupos (usando se possível a geladeira ou freezer da escola) ou fazer o experimento em casa e gravar um vídeo para mostrá-lo em sala de aula.

Materiais

• Dois balões de festa pequenos (de preferência arredondados).
• Duas jarras de abertura larga (de vidro ou de plástico).
• Refrigerador.
• Canetão (pincel atômico) de qualquer cor.

Método:

1. Coloque dois balões parcialmente inflados cada um em uma jarra. O bico do balão deve estar para cima e a parte de baixo do balão deve estar dentro da jarra (como na figura abaixo).
2. Infle o restante dos balões até que estes permaneçam imóveis e bem suportados na abertura da jarra.
3. Dê um nó no bico dos balões, fechando-os.
4. Faça uma marca (uma linha) em ambos os balões logo acima da abertura da jarra.
5. Coloque uma das jarras no freezer por 30 minutos. Deixe a outra jarra fora da geladeira em temperatura ambiente.
6. Após 30 minutos, remova a jarra do freezer.
7. Observe a posição da marca de ambos os balões.

Resultado:

Espera-se que o balão que ficou fora da geladeira permaneça inalterado e o balão que ficou no freezer afunde na jarra.

Explicação:

O gás no interior do balão empurra a superfície elástica para fora e o ar exterior empurra a superfície elástica do balão para dentro. O tamanho do balão permanece o mesmo desde que a pressão de gás para fora e a pressão elástica para dentro sejam iguais. Este foi o caso do balão que permaneceu à temperatura ambiente.

O balão no congelador encolheu quando a pressão interna do gás diminuiu, a pressão do gás é proporcional à temperatura do gás. Se a pressão interna do gás continuasse diminuindo, a força interna da superfície elástica do balão faria com que o balão se tornasse cada vez menor. Semelhantemente ao que ocorre com o balão a temperatura ambiente, as reações nucleares no centro de uma estrela produzem uma pressão de gás para fora, que é equilibrada pela força da gravidade que produz uma pressão para dentro: a estrela permanece estável em tamanho. Quando as reações nucleares param, o equilíbrio é perturbado e a gravidade puxa os materiais da estrela em direção ao seu centro. Se a massa da estrela e, portanto, sua gravidade, for grande o suficiente, nada poderá impedir que o encolhimento continue até que a estrela seja tão pequena que fique invisível: ela se transforma em um buraco negro.

Créditos:

A presente atividade foi adaptada do site "The Universe in the Classroom": https://astrosociety.org/edu/publications/tnl/24/blackhole3.html