Algumas atividades são mostradas para ilustrar de forma simples alguns pontos relativos à formação de supernovas. Antes de realizá-las, faça uma explanação sobre os tipos de estrelas e o processo de morte de uma supergigante, que leva à formação de uma supernova.
Atividade: Atividade sobre a implosão de uma estrela massiva. Esta atividade deve ser feita pelo professor em um laboratório equipado com bico de Bunsen e acessórios para lidar com material quente.
Materiais
- Latinhas de alumínio vazias e limpas (várias se possível).
- Balde com água muito gelada (de preferência com pedras de gelo).
- Chapa elétrica para aquecimento.
- Bico de Bunsen (caso não tenha a chapa elétrica).
- Suporte que permita manter a lata vazia em pé recebendo calor do bico de Bunsen (caso não tenha a chapa elétrica).
- Acessórios para manusear objetos metálicos quentes (como tenaz ou alicate apropriado, e também luvas de forno).
Método:
- Quando uma estrela supergigante para de queimar seu combustível nuclear, a força da gravidade causa uma implosão na estrela. Explique aos alunos que a presente atividade vai explorar o que ocorre quando a fusão nuclear acaba em uma estrela supergigante.
- Como a atividade usará fogo e material quente, peça aos alunos para permanecerem suficientemente longe da bancada.
- Coloque um pouco de água em uma lata vazia (três dedos de água é suficiente; uma grande quantidade de água não permitirá que a demonstração seja bem sucedida).
- Ligue a chapa elétrica (ou acenda o bico de Bunsen) e disponha a lata sobre a superfície quente.
- Aqueça a lata até que a água comece a ferver. Atenção, pois a lata deve ter o orifício superior aberto para que o vapor escape.
- Remova a lata da superfície quente (proteja sua mão com a luva de forno e use tenaz ou alicate apropriado).
- Imediatamente insira a lata no balde de água gelada.
Resultado:
Espera-se que a latinha imploda fazendo um som característico.
Explicação:
O aquecimento da água na lata faz com que ela se transforme em vapor, o que impulsiona o ar para fora da lata porque o vapor tem maior pressão. Agora a lata é mantida em equilíbrio pela pressão do vapor que empurra para fora (análogo à pressão de radiação no núcleo da estrela) e a pressão do ar externo dirigido para dentro (análogo à gravidade da estrela dirigida para dentro).
Quando a lata é invertida sobre a água fria, o vapor imediatamente se condensa em água. A água ocupa um volume muito menor do que o vapor, resultando em muito menos pressão dentro da lata. Com nada no interior para equilibrar a pressão externa, a lata irá implodir (como o núcleo de uma estrela em colapso).
Atividade: Da implosão à explosão.
Materiais
Método:
- Discuta a diferença entre uma implosão (matéria jogada para dentro) e uma explosão (matéria jogada para fora). Quando falamos em supernova geralmente pensamos em uma explosão. Então, como o estado anterior de implosão de uma estrela leva à explosão em forma de supernova?
- Mostre para os estudantes a esfera de Hoberman. Nesta etapa, você pode pedir para algum voluntário (ou voluntários) realizar a demonstração.
- Abra a esfera completamente e, em seguida, deixe-a cair sob sua própria gravidade. Tente fazer isso de modo que ela se feche completamente enquanto ainda estiver caindo (em outras palavras, enquanto ainda estiver no ar e não no chão).
- O que acontece quando a esfera chega ao fim de seu colapso? Você deve ser capaz de observar um “rebote” no final, isto é, a esfera colapsa, mas depois volta a abrir. Isso pode ser difícil de ver, então você provavelmente terá que fazer esta demonstração algumas vezes para uma melhor visualização do colapso e do rebote. É assim que uma implosão é revertida em uma explosão.
Atividade: Ejeção da atmosfera de uma estrela massiva.
Materiais
- Bola(s) de basquete.
- Bola(s) de tênis.
Método:
- Dependendo de quantas bolas você tiver, distribua uma par de bolas (uma de basquete e uma de tênis) para cada estudante.
- Peça aos alunos para preverem o quão alto cada bola irá saltar quando cair individualmente (não jogada no chão, apenas solta livremente). Depois que os alunos fizerem as previsões, deixe-os tentar. Primeiro eles soltam a bola de basquete e depois soltam a bola de tênis de uma mesma altura.
- Agora peça aos alunos que prevejam a altura em que as bolas saltam se caírem com a bola menor empilhada em cima da maior (como na figura abaixo).
- Peça a todos que gritem “3-2-1-SUPERNOVA!” e soltem suas bolas empilhadas de uma só vez. O que acontece? Assumindo que as duas bolas caiam juntas, a bola menor deve pular mais alto do que quando ela caiu sozinha - potencialmente muito mais alto - enquanto a bola maior não quica muito.
- Faça esta atividade várias vezes para que todos tenham a chance de realizá-la pelo menos uma vez.
Explicação:
Nesta situação, a bola menor absorve a energia da bola maior, o que faz com que a bola menor quique muito mais alto do que antes.
Como isso se relaciona com a explosão de uma supernova? Neste experimento, o solo representa o núcleo interno denso de uma estrela. A bola maior representa a parte externa do núcleo que está caindo para dentro enquanto a estrela colapsa. A bola menor representa as camadas externas - ou atmosfera - da estrela.
Agora peça aos alunos que imaginem como seria se todos na Terra fizessem essa experiência ao mesmo tempo. Com a ideia de 7 bilhões de bolas disparando em todas as direções da Terra ao mesmo tempo, começamos a obter uma imagem mental mais precisa de uma supernova.
Créditos:
A presente atividade foi adaptada da atividade educacional da NASA denominada 'Supernova Explosions'. As figuras pertencem a esta atividade. Ela pode ser vista no original em: https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/programs/bigexplosions/activities/SupernovaExplosions.pdf. O gif da esfera de Hoberman foi retirado de gifer.com. Créditos do gif animado da formação de uma supernova: NASA.