OS NÚCLEOS DE GALÁXIAS ATIVAS NUMA PROPOSTA DE ENSINO DE ASTRONOMIA E RELATIVIDADE RESTRITA

## OS NÚCLEOS DE GALÁXIAS ATIVAS NUMA PROPOSTA DE ENSINO DE ASTRONOMIA E RELATIVIDADE RESTRITA

Julio Cesar Chirichella Felicioni de Souza 1 , Marcos Rincon Voelzke 2

1 Universidade Cruzeiro do Sul, juliuscalculus@gmail.com

2 Universidade Cruzeiro do Sul, mrvoelzke@hotmail.com

Palavras-chave : Astrofísica Relatividade Astronomia. ; ;

## Resumo Expandido

Apresenta-se aqui uma proposta de Ensino de Astronomia utilizando como motivadores os Núcleos de Galáxias Ativas, a partir da situação dos Jatos Aparentemente Superluminais. A proposta tem o duplo objetivo de facilitar o entendimento de como a Astronomia, a Física Clássica e a Física Moderna caminham juntas para explicar o comportamento de objetos e fenômenos exóticos.

Existem muitas possibilidades no ensino de Física, dentre elas um tratamento conjunto com outras áreas do conhecimento, onde se pode certamente destacar a Física Moderna e Contemporânea (FMC) (OLIVEIRA, 2017; BROCKINGTON & PIETROCOLA, 2005; RABELO DE SÁ, 2015) e a Astronomia. Os Núcleos de Galáxias Ativas (NGA) e o fenômeno dos Jatos Aparentemente Superluminais (JAS) permitem a discussão e estudo da Astronomia em sala de aula, trazendo a mesma para mais perto dos estudantes.

É conhecida e muito estudada a dificuldade de se inserir tópicos de FMC nos currículos do Ensino Básico, por vários fatores como a falta de tempo de se abordar o conteúdo, o desconhecimento dos docentes sobre o tema, a falta de materiais didáticos, entre outros motivos que descortinam a importância de se criar métodos e alternativas para esta questão (OLIVEIRA, 2017; BROCKINGTON & PIETROCOLA, 2005; RABELO DE SÁ, 2015). Assim, se pode enquadrar a Relatividade Restrita (RR) nestes temas, assim como a Astronomia como um todo, pois é notório que a FMC não faz parte de forma integrada ao Ensino Básico de forma eficaz, mas somente é uma nota de rodapé, isso quando há tempo (RABELO DE SÁ, 2015).

Determinar a velocidade dos JAS é difícil, pois eles não apresentam linhas de emissão no espectro (LIMA NETO, 2020), mas por outro lado apresentam irregularidades e através de observações através de um intervalo de tempo de alguns anos podemos estimar a velocidade dos jatos. Alguns jatos apresentam movimento superluminar aparente, acima da velocidade da luz, o que viola a RR. O que ocasiona esta observação? A resposta é que a geometria do jato em relação ao observador (neste caso, nós) amplia a velocidade aparente do jato, mas de fato não ocorre movimento superluminal (Figura 01). A luz emitida do ponto A está mais próxima de nós do que a emitida no ponto O:

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Figura 01 : Geometria da situação do jato superluminal.

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Pode se relacionar esta velocidade aparente com o ângulo de visada e a velocidade real do jato por (1) (OLIVEIRA FILHO &amp; SARAIVA, 2017):

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Ou seja, não existe movimento superluminal, apenas um problema no ângulo de visada do jato, que ocasiona a má interpretação do fenômeno. Com os conceitos tratados até aqui é possível relacionar o fenômeno dos JAS é a RR considerando os seguintes aspectos:

- 1) O JAS é explicado pela Física Clássica (FC), onde é usada a equação (1), sem a necessidade da FMC .
- 2) Mesmo com a explicação da FC foi supostamente detectado um movimento superluminal, que vai de encontro aos postulados da RR .
- 3) Usando essa aparente contradição pode-se evocar os postulados da RR e verificar que a mesma não foi violada, somente foi nossa posição em relação ao jato que causou essa confusão.
- 4) Em suma, a discussão sobre RR emerge do fenômeno dos JAS.

Esta proposta pode ser um facilitador em sala de aula, e liga vários conceitos numa única abordagem, sendo uma possível ferramenta de alfabetização científica para os alunos. Com as informações que dispomos sobre os JAS pode-se em sala de aula tratar de forma unificada tais conceitos, em união com a RR, numa proposta de Ensino de Astronomia e FMC, como a seguir:

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- 1) O professor inicia tratando dos NGA, sua classificação e mostra exemplos dos tipos, e sua ocorrência.
- 2) Numa outra aula o professor aborda a RR, seus postulados, dando destaque para o segundo, 'A velocidade da luz é a mesma em todos referenciais inerciais'.
- 3) Na próxima oportunidade apresenta o fenômeno dos JAS e deixa para os alunos pensarem numa resposta independentemente.

Para a conclusão o professor apresenta a discussão abordando a geometria do problema, sua resolução com a matemática e a FC, e a impossibilidade do sinal viajar mais rápido que a luz. O professor pode abordar o conceito de NGA e usar a situação dos JAS para despertar a curiosidade dos alunos em relação à Astronomia e a Relatividade, dos fenômenos inusitados que tratam a FMC partindo da FC, e pedir que após a explicação haja a exposição por parte dos alunos em forma de seminários sobre o que aprenderam, com indicação bibliográfica pelo professor, pois infelizmente, os livros didáticos muito raramente tratam de algum tópico de FMC (JARDIM &amp; GUERRA, 2013).

Aprofundando um pouco mais os conceitos, o professor pode abordar o conceito de unidades de distâncias astronômicas, definindo a unidade astronômica (UA), o ano-luz e o parsec, todas as ferramentas indispensáveis para a Astronomia. Em suma, com esta proposta de Ensino de Física, é possível começar a trilhar um caminho onde os conceitos de FMC e Astronomia não são tratados de forma separada, e ainda mais, tendo como pano de fundo o fascinante mundo da Astronomia e da Astrofísica.

A proposta aqui construída é somente uma alternativa a repetição dos conteúdos de FC em detrimento a FMC em sala de aula. Com as tecnologias presentes hoje em dia é possível alcançar muitos alunos e de várias formas possíveis, mas sempre é necessário pensar formas de se inovar e trazer temas relevantes para a formação científica dos alunos. A FMC tem de estar presente no dia a dia dos estudantes e ser tratada em paralelo com a FC, de forma que adicione ao currículo de Física uma relevância e ressonância com as notícias e tecnologias que cercam o estudante em pleno início do século XXI, para que assim possam se posicionar com relação a informações e questionamentos que se apresentem, e quem sabe, trilharem uma carreira docente-pesquisador no futuro.

## Referências

BROCKINGTON, G; PIETROCOLA, M. Serão as regras da transposição didática aplicáveis aos conceitos de física moderna? Investigações em Ensino de Ciências, v. 10, n. 3, p. 387-404, 2005. Disponível em: https://www.if.ufrgs.br/cref/ojs/index.php/ienci/article/view/512/309&gt;. Acesso em: 06/10/2020.

EINSTEIN, A; MINKOWSKI, H; LORENTZ, H.A.. O Princípio da Relatividade . 4ª Edição. Porto, Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1989. 281 p.

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JARDIM, W.T; GUERRA, A. Minicurso de cosmologia na formação de professores; dificuldades na ampliação de propostas para o ensino médio. In: CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE INVESTIGACIÓN EN DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS, 9 ., 2013, Girona. Enseñanza de las Ciencias, Girona, n. extra., p. 1794-1798, 2013.

KAKU, M. O Cosmo de Einstein: Como a visão de Albert Einstein transformou nossa compreensão de espaço e tempo. São Paulo: Companhia das Letras ; São Paulo: Companhia das Letras, 2007. 213 p.

LIMA NETO, G.B. Astronomia Extragalática e Cosmologia . Notas de Aula. Universidade de São Paulo, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, 2020. 284 p. Disponível em: http://www.astro.iag.usp.br/. Acesso em 06/10/2020.

OLIVEIRA, V.H.R. Alguns aspectos da física de buracos negros através da modelagem matemática: uma intervenção didática para o ensino médio . 2017. 158 f. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física)- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, Campus Campos Centro, Curso de Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, Campos dos Goytacazes, RJ, 2017

OLIVEIRA FILHO, K. S.; SARAIVA, M. F. O. Astronomia &amp; Astrofísica . São Paulo: Editora Livraria da Física; São Paulo, 2017. 614 p.

RABELO DE SÁ, M. R. Teoria da relatividade restrita e geral ao longo do 1º ano do ensino médio: uma proposta de inserção . 2015. 314 f. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física)-Universidade de Brasília, 2015.

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