Teorias de formação do Universo (Laboratório - Aula 1)

Depois que estudamos algumas teorias sobre a formação do sistema solar, e entendermos que cada civilização ao longo da história formulou seus mitos para explicar a criação de tudo o que existe, fomos ao laboratório! 

 

Tivemos uma aula bem lúdica e fizemos um experimento para verificar o mito criado pela ciência para explicar a origem do universo. A imagem ao lado ilustra a idéia que desenvolvemos...  A chamada Teoria do "Big Bang", suas possíveis causas e consequências, foram compreendidas de forma simples e divertida...

Escrevo esse post registrar essa sequência didática - e o início de nossas atividades práticas no laboratório.

No inicio: Bang!

Essa foi nossa primeira aula prática formal de astronomia do ano. Falar sobre o universo, como ele é, como ele surgiu não é uma tarefa tão simples assim... ainda mais para as equipes de astrônomos amadores que existe nas turmas dos 5º  anos!

Como esse é um tema que exige muita imaginação e pensamento abstrato, a preparação para o seu entendimento exigiu três aulas preparatórias (clique aqui para ver uma parte dela). Falamos sobre o que é possível observar quando olhamos para o céu, que tamanho possui algumas das estruturas do universo, que distância algumas delas estão de nós, e a maneira pela qual conseguimos observa-las.

Claro que durante essas aulas, muuuuitas foram as pausas que fizemos para as perguntas - que (acreditem!) são muito parecidas com aquelas que "gente grande" faz.  Para responder algumas delas, fomos ao laboratório e sintetizamos de forma prática todo esse conhecimento. Com o auxílio de bexigas e canetas, fizemos uma atividade para representar a melhor resposta que a ciência já elaborou para explicar como o universo surgiu e evoluiu. Como os resultados dessa atividade foram bem legais, divulgo abaixo a sequência didática que segui:

No laboratório

Iniciei a aula perguntando a eles que tipos de objetos existem no universo. Fui escrevendo no quadro as respostas que me deram, e ao lado de cada item, fiz um desenho simples para representa-los: meus pequenos astrônomos falaram estrelas, planetas, cometas, luas, buracos negros, galáxias ...

Então, cada aluno recebeu uma bexiga. Ela representaria o universo. Sopraram para enche-la um pouco e desenharam alguns objetos que listamos no quadro. O universo de cada um era diferente, mas repleto desses objetos celestes. Cada um então mostrou a seus colegas o seu universo.

Ao observarem o universo de seus colegas, num primeiro momento, é até compreensível que cientistas afirmassem que ele era estático - afinal, as estruturas que vemos estão paradas sobre a superfície da bexiga nesse momento! Porem, ao olhar atenta e continuadamente para o céu, é possível notar que as estrelas se distanciam, acompanhando a expansão do universo.

Foi que isso que meus pequenos observaram ao encherem a bexiga um pouco mais: uma vez que a expansão do universo não acabou, ele continua a se expandir - assim sendo, suas estruturas se distanciam perceptivelmente (foi essa observação que Edwin Hubble fez ha mais de 60 anos que comprovou para que a teoria do Big Bang fosse fortemente aceita pela comunidade científica).

Se observamos o universo dessa forma hoje, expandindo-se, é possível voltar no tempo, e inferir a ideia que no passado ele estava todo junto! Ao esvaziarem a bexiga foi possível comprovar isso. Mas até quando isso ocorreu? A ciência só consegue observar o passado até 380.000 anos após a grande expansão ocorrer - esse momento equivale ao estado da bexiga totalmente vazia. Antes disso, a ciência não tem dados para comprovar como ele era, apenas teorias. A melhor resposta é que tudo estava concentrado em um único ponto, o que equivale a amaçar a bexiga o máximo possível. Foi por algum motivo desconhecido que uma rápida expansão ocorreu - o "big bang" - que equivale a desamassar a bexiga, deixando-a vazia mas esticada...

Esta rápida expansão não parou até hoje, e foi devido a ela que toda a matéria do universo se formou e espalhou (enchendo a bexiga observa-se isso).

A teoria do big bang prevê as seguintes situações para a evolução do universo (a imagem ao lado ilustra essas situações):
1) a expansão parar por algum motivo desconhecido (o que equivale a parar de inflar a bexiga): com o passar do tempo, a força gravitacional iria atrair os objetos, e tudo acabaria unido novamente;
2) a expansão nunca acabar, criando uma espécie de "universo aberto". As estruturas terminariam tão distantes que não seria nem possível observa-las...
3) a expansão chegaria num limite a partir do qual voltaria a se encolher (o que equivaleria a soltar o ar da bexiga), criando um "universo fechado", que culminaria num grande colapso (ou "big crunch").

Para encerrar a aula, fomos para o pátio, onde joguei ao chão uma bexiga cheia de água - forma a forma que encontrei para  ilustrar o padrão da distribuição da matéria e energia pelo universo.... O big bang espalhou a matéria do universo de um jeito "aleatório" (ou cientificamente dizendo, assimétrico), assim como uma bexiga com água faz quando explode e espalha a agua pelo chão. É devido a esse padrão (ou melhor, a falta dele), que o "espaço vazio"  permite a matéria se expandir... (tenho que melhorar essa parte, mas por hora, foi o que pude fazer!)

E ai: o que achou desta sequência didática sobre o big bang??

Aguardo comentários!!

Fontes:
DailyGalaxy, Fisica em Educação, SamllerQuestions, ZmScience,