Divulgação de Astronomia na escola: estrelas variáveis

Estrelas variáveis são astros cujo brilho próprio varia, podendo essa variação ser ou não periódica. Atualmente, mais de 150.000 estrelas variáveis são conhecidas e catalogadas (AAVSO, 2017). De forma geral, encaixam-se em dois grandes grupos: as intrínsecas, quando a variação é causada por características inerentes à própria estrela, e as extrínsecas, quando a causa provém de fatores externos.

Observá-las e estudá-las é uma importante ferramenta para a obtenção de informações sobre suas principais características, como massa, temperatura e composição, o que contribui diretamente para a compreensão das demais estrelas. Entretanto, seu grande número e os longos períodos de tempo inerentes à sua observação requerem consideráveis recursos humanos. Felizmente, o trabalho de astrônomos amadores pode contornar facilmente essa problemática.

A observação de estrelas variáveis não exige instrumental complexo ou conhecimento complexo acerca do tema (Padilla Filho, 2001). Além disso, o amplo acesso contemporâneo à internet possibilita o registro e a troca de dados obtidos de forma rápida e prática. Tais facilitações tornam completamente possível a participação de, por exemplo, alunos do Ensino Médio, o que não apenas contribui diretamente para a obtenção dos dados desejados como também para uma formação integral e multidisciplinar para esses estudantes.

É de comum conhecimento a adesão cada vez maior dos jovens, especialmente daqueles em fase escolar, à procura por conhecimentos em Astronomia. É normal e frequente que o assunto os fascine (Froes, 2014), levando-os a buscar mais do que a escola, muitas vezes, tem a oferecer nesse sentido. Por outro lado, também é real que uma parcela preocupante dos estudantes jamais tenha tido contato direto com tais conteúdos ou, pelo menos, que nunca teve oportunidade de se envolver com o tema além do método “giz e quadro-negro”.

Dessa forma, a prática da observação de estrelas variáveis surge como transformadora das relações entre estudantes e Astronomia, já que permite que eles “ponham a mão na massa” e participem da construção do conhecimento científico de forma ativa. Esse tipo de atividade representa um novo contato com o assunto, diferente das abordagens normalmente adotadas em instituições formais de ensino (Costa et al., 2018). Tal experiência torna os jovens não somente conscientes da própria contribuição para a ciência, como também eleva sua autoestima em relação ao ambiente acadêmico, passando a ser vistos não como meros espectadores da grandeza do universo, mas como agentes ativos em sua exploração.

Levamos essa discussão a alunos de diferentes turmas e turnos do Colégio Estadual Canadá, localizado em Nova Friburgo, Região Serrana do Rio de Janeiro, com o intuito de prepará-los para a obtenção de curvas de luz e posterior envio delas à American Association of Variable Stars Observers (AAVSO).

Objetivos

O objetivo deste trabalho foi divulgar e discutir com estudantes de diferentes séries o tema estrelas variáveis, expondo as razões envolvidas em sua observação e a relevância do trabalho do astrônomo amador nas descobertas dessa área.

No trabalho realizado também investigamos o conhecimento dos alunos acerca das estrelas e procuramos despertar o interesse na sua participação ativa na construção do conhecimento científico.

Desenvolvimento

Em primeiro lugar, foram realizadas pesquisas acerca de estrelas variáveis, promovendo a coleta das informações necessárias à montagem do trabalho que seria exposto aos alunos. Foi então criada uma apresentação de slides em PowerPoint, com linguagem simples e clara, constituída por explicações sobre estrelas de modo geral, estrelas variáveis e instruções para sua observação.

A apresentação foi exposta, ao longo dos meses, em diferentes eventos promovidos pelo Gacec (Grupo de Astronomia do Colégio Estadual Canadá) no formato de palestras interativas seguidas da discussão sobre a importância da participação dos estudantes na construção do conhecimento. Participaram, em diferentes momentos, alunos das turmas 1002 (manhã), 1006 (noite), 2005 (noite), 3003 (noite) e NEJA II (noite).

Das turmas citadas, duas responderam a um questionário que buscava investigar o conhecimento prévio sobre o tema, além da assimilação do aluno após o término da atividade; foram ao todo 26 alunos de ambos os sexos com idades entre 16 e 43 anos. Os estudantes foram informados de que o preenchimento do questionário não era obrigatório, de que suas respostas e quantidade de acertos ou erros não trariam qualquer consequência e de que eles não precisariam se identificar. Com isso, o intuito era recolher informações cedidas por vontade própria, sem a pressão gerada pelo medo de errar (e ser punido por isso) nem pelo constrangimento de ser identificado.

As perguntas que constituíam o formulário eram:

1. O que são estrelas?
   1. Corpos que refletem a luz solar
   2. Asteroides que produzem brilho
   3. Corpos celestes que possuem luz própria
   4. Esferas compostas por fogo e gases
2. Como é produzido o brilho de uma estrela?
   1. Fissão nuclear em suas camadas externas
   2. Atrito com o oxigênio presente no espaço
   3. Refletindo a luz de outros astros
   4. Fusão nuclear
3. Qual é a estrela mais próxima da Terra?
   1. Sirius
   2. Canopus
   3. A Lua
   4. O Sol
4. O que define a cor de uma estrela?
   1. Sua distância da Terra
   2. Sua temperatura
   3. Seu tamanho
   4. Seu formato
5. O que são estrelas variáveis?
   1. Estrelas cujo formato varia
   2. Estrelas cujo brilho varia
   3. Estrelas que variam de tamanho constantemente
   4. Estrelas que têm seu nome alterado
6. Qual a importância do estudo de estrelas variáveis?
   1. Aprender mais sobre as estrelas e o universo
   2. Descobrir características como sua massa, composição, período
   3. Fornecer informações para um banco de dados internacional
   4. Criar curvas de luz
   5. Todas as anteriores
   6. Nenhuma das alternativas
7. Você acharia interessante realizar a observação de estrelas variáveis?

   (  ) Sim, muito (  ) Talvez (  ) Nem um pouco

 Os resultados obtidos foram posteriormente consolidados e analisados; com eles, foram criados alguns gráficos.

Como extensão do trabalho, desenvolvemos uma nova apresentação, intitulada Astronomia Amadora, com a qual pretendíamos desmitificar possíveis preconceitos e crenças relacionadas ao assunto, além de promover o interesse pelo contato ativo com o conhecimento astronômico. Foram expostas, em formato de roda de conversa, formas pelas quais o astrônomo amador contribui para a construção de tal conhecimento, destacando sua participação na produção de dados sobre estrelas variáveis. Com diálogo, buscamos também investigar a experiência pessoal dos alunos em relação à Astronomia.

Após o término da atividade, foi aplicado um pequeno questionário; mais uma vez, os alunos não seriam obrigados a participar nem deveriam se identificar na folha de respostas.

1. Você já utilizou um telescópio?

   ( ) Sim, uma vez ( ) Sim, mais de uma vez ( ) Não, nunca

2. Com que frequência você observa o céu noturno (a olho nu)?

   ( ) Quase nunca ( ) Às vezes ( ) Frequentemente ( ) Sempre

3. Você já frequentou um planetário ou algum outro evento de Astronomia?

   ( ) Não, mas tenho interesse ( ) Não e não tenho interesse ( ) Sim, e não gostei ( ) Sim, e gostei muito

4. Você já localizou uma constelação? ( ) Sim ( ) Não
5. Segundo a sua opinião, quem pode fazer Astronomia?

   ( ) Astrônomos profissionais ( ) Físicos e pesquisadores ( ) Qualquer um

 Mais uma vez, as respostas foram contabilizadas e obtidos os gráficos.

Na mesma noite, promovemos a primeira observação de estrelas variáveis no céu noturno, com as quatro turmas que estiveram na atividade descrita. Com o auxílio de um laser verde (pointer), os estudantes foram ensinados a localizar duas variáveis: Beta Crucis, também chamada Mimosa, e a segunda estrela mais brilhante da constelação popularmente conhecida como Cruzeiro do Sul, e Antares, a mais brilhante da constelação de Escorpião.

Foi criada ainda, também como extensão do projeto, uma apresentação sobre constelações para as turmas da noite, mais uma vez associada ao tema estrelas variáveis e à sua localização.

Resultados e discussões

A partir da coleta dos dados obtidos através dos questionários aplicados nas atividades realizadas, geramos gráficos que possibilitaram melhor visualização e consequente compreensão do contexto geral. Fizemos então uma comparação entre os resultados obtidos no questionário aplicado antes e após a apresentação.

Anteriormente à apresentação, em relação à pergunta “O que são estrelas?”, cerca de 8% dos alunos responderam “corpos que refletem a luz solar”; aproximadamente 4% responderam “asteroides que produzem brilho”; 15%, “esferas compostas por fogo e gases”; a maioria, 73%, escolheu a alternativa correta: “Corpos celestes que possuem luz própria”. Após a realização da apresentação, em valores aproximados, 4% responderam “Corpos que refletem a luz solar”; 8%, “asteroides que possuem brilho”; e a grande maioria, 88%, “Corpos celestes que possuem luz própria”.

Anteriormente à apresentação, em relação à pergunta “Como é produzido o brilho de uma estrela?”, em valores aproximados, 19% responderam “Fissão nuclear em suas camadas externas”; 27% responderam “Atrito com o oxigênio presente no espaço”; 42%, “Refletindo a luz de outros astros”; e apenas 12% indicaram a alternativa correta, “Fusão nuclear”. Após a apresentação, 16% responderam “Fissão nuclear em suas camadas externas”; 32%, “Atrito com o oxigênio presente no espaço”; 12%, “Refletindo a luz de outros astros”; e a maioria, 40%, “Fusão nuclear”. É possível que “fissão” tenha sido confundida com “fusão”; além disso, chama a atenção a relativamente ampla crença de que há oxigênio presente no “espaço”.

Anteriormente à apresentação, em relação à pergunta “Qual é a estrela mais próxima da Terra?”, em valores aproximados, 23% dos alunos responderam “a Lua” e a maioria, 77%, a alternativa correta, “o Sol”. Após a apresentação, 12% responderam “Sirius”; 8%, “a Lua”; e a maioria, 80%, “o Sol”. Percebe-se que uma parcela considerável dos estudantes ainda hoje considera a Lua como uma estrela, apesar da aparente consciência de que tais astros possuem luz própria, diferentemente da Lua.

Antes da apresentação, em relação à pergunta “O que define a cor de uma estrela?”, em valores aproximados, 27% responderam “Sua distância da Terra”; 19%, “Seu tamanho”; 8%, “Seu formato”; e a maioria, 46%, a alternativa correta, “Sua temperatura”. Após a apresentação, 15% responderam “Sua distância da Terra”; 8%, “Seu tamanho”; e a maioria, 77%, a alternativa correta, “Sua temperatura”. Obtivemos um bom número de acertos mesmo antes da apresentação.

Anteriormente à apresentação, em resposta à pergunta “O que são estrelas variáveis?”, 19% dos alunos responderam “Estrelas cujo formato varia”; 54%, “Estrelas que variam de tamanho constantemente”; apenas 27% indicaram a alternativa correta, “Estrelas cujo brilho varia”. Após a apresentação, 8% responderam “Estrelas cujo formato varia”; 23%, “Estrelas que variam de tamanho constantemente”; e a maioria, 69%, “Estrelas cujo brilho varia”. É perceptível uma possível associação entre a propriedade de pulsação com a expressão “mudança de tamanho”.

Antes da apresentação, em resposta à pergunta “Qual a importância do estudo de estrelas variáveis?”, em valores aproximados, 38% responderam “Aprender mais sobre as estrelas e o universo”; 15%, “Descobrir características como sua massa, composição, período”; 8%, “Fornecer informações para um banco de dados internacional”; e 38%, a alternativa correta: “Todas as anteriores”. Após a apresentação, 19% indicaram “Aprender mais sobre as estrelas e o universo”; 19%, “Descobrir características como sua massa, composição, período”; 4%, “Criar curvas de luz”; e a maioria, 58%, “Todas as anteriores”.

Em relação à pergunta “Você acharia interessante realizar a observação de estrelas variáveis?”, antes da apresentação, 73% dos alunos responderam “Sim, muito”; 19%, “Talvez”; e 8%, “Nem um pouco”. Após a apresentação, 81% responderam “Sim, muito” e os 19% restantes "Talvez”. Percebe-se que os alunos se tornaram mais receptivos à ideia.

Em suma, foi observado considerável aumento no número de respostas corretas em todas as questões após a apresentação desenvolvida, o que demonstra seu impacto positivo no aprendizado sobre estrelas e estrelas variáveis e sua efetividade no preparo dos alunos para as futuras observações.

Os resultados do questionário aplicado antes da atividade Astronomia Amadora, respondido por 58 alunos de diferentes turmas do turno da noite, foram igualmente contabilizados e transformados em gráfico.

Em relação à pergunta “Você já utilizou um telescópio?”, 31% responderam “Sim, uma vez”; 33% responderam “Sim, mais de uma vez”; e 36% responderam “Não, nunca”. É um indicador positivo que a maioria já tenha tido contato com o instrumento pelo menos uma vez.

Em relação à pergunta “Com que frequência você observa o céu noturno (a olho nu)?”, 7% responderam “Quase nunca”; 34% responderam “Às vezes”; 9% responderam “Frequentemente”; e 50% responderam “Sempre”. Esse resultado reforça a percepção de que a observação do céu noturno exerce grande interesse e faz parte do dia a dia dos estudantes, apesar de todas as “distrações” proporcionadas pelo mundo contemporâneo.

Em relação à pergunta “Você já frequentou um planetário ou algum outro evento de Astronomia?”, 45% responderam “Não, mas tenho interesse”; 10% responderam “Não e não tenho interesse”; 3% responderam “Sim, e não gostei”; e 41% responderam “Sim, e gostei muito”, o que demonstra o interesse que os estudantes têm pelo tema; entretanto, aqueles que não tiveram a oportunidade ainda são maioria.

 Em relação à pergunta “Você já localizou uma constelação”, 72% responderam afirmativamente; o restante, 28%, negou.

 Em relação à pergunta “Segundo a sua opinião, quem pode fazer Astronomia?”, 12% responderam “Astrônomos profissionais”; 16%, “Físicos e pesquisadores”; e a maioria, 72%, “Qualquer um”. É um ponto extremamente positivo que a grande maioria dos alunos carregue consigo tal percepção.

Os resultados desse questionário comprovaram nossa percepção de que estudantes demonstram grande interesse por assuntos de Astronomia e pelo céu noturno, o que foi reforçado pela considerável adesão e pela interação durante as atividades realizadas (mediante questionamentos, comentários e respostas às perguntas realizadas ao longo da apresentação), além do empenho em responder aos questionários de forma consciente. Esse cenário projeta um futuro otimista para as observações a serem realizadas.

Considerações finais

A observação de estrelas variáveis, tanto por sua baixa a média complexidade como pela possibilidade de ser realizada por qualquer um que se interesse por Astronomia, apresenta-se como alternativa de grande valor para seu ensino nos ambientes escolares.

O tema teve grande aceitação por parte dos alunos nas atividades realizadas; eles demonstraram interesse e curiosidade tanto nas apresentações realizadas dentro das salas de aula como pela localização e observação prática de tais estrelas. Além disso, foi possível perceber seu entusiasmo ao entrar em contato mais próximo com um elemento que faz parte de suas histórias e rotinas: o céu noturno. Obtivemos também massiva aceitação da proposta, demonstrada nas respostas dos questionários quando perguntados se tinham interesse em realizar tal observação.

Acreditamos que o projeto, levando em conta sua relevância e seus resultados positivos, deva ser levado adiante nos próximos meses, implementando no ambiente escolar a observação periódica e contínua dessas estrelas, de forma a possibilitar que os alunos participantes realizem o registro efetivo dos dados obtidos e, ao final, criem suas próprias curvas de luz, que serão submetidas à AAVSO (American Association of Variable Stars Observers). Esperamos com isso não apenas fornecer aos alunos uma educação transformadora, como também contribuir de maneira concreta para o desenvolvimento do conhecimento científico em Astronomia.

Referências

AMERICAN ASSOCIATION OF VARIABLE STARS OBSERVERS (AAVSO). Manual para observação visual de estrelas variáveis. Disponível em: https://www.aavso.org/visual-observing-manual-portuguese. Acesso em: 05 abr. 2019.

COSTA JUNIOR, Edio da et al. Divulgação e ensino de Astronomia e Física por meio de abordagens informais. Rev. Bras. Ensino Fís., São Paulo, v. 40, nº 4, e5401, 2018.

FROES, André Luís Delvas. Astronomia, astrofísica e cosmologia para o Ensino Médio. Rev. Bras. Ensino Fís., São Paulo, v. 36, nº 3, p. 1-15, set. 2014.

NARDI, R. (Org.). Ensino de ciências e matemática. I: Temas sobre a formação de professores [online]. São Paulo: Editora Unesp/Cultura Acadêmica, 2009. Disponível em: http://books.scielo.org/id/g5q2h/pdf/nardi-9788579830044-15.pdf. Acesso em: 28 jun. 2019.

NASA SCIENCE. Stars. Disponível em: https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/how-do-stars-form-and-evolve. Acesso em: 22 mar. 2019.

PADILLA FILHO, Antonio. O que são estrelas variáveis? Argo Navis, 2001. Disponível em: http://rea-brasil.org/variaveis/. Acesso em: 22 mar. 2019.

SKY & TELESCOPE. What is a star? Disponível em: https://www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/what-is-a-star/. Acesso em: 22 mar. 2019.

Agradecimentos

Agradecemos o apoio da equipe do Grupo de Astronomia do Colégio Estadual Canadá, que contribuiu com toda a infraestrutura necessária para a realização das atividades.