Jocelyn Bell Burnell and The Discovery of Pulsars: reviewing researches of Physics and Astronomy Teaching in a Historical Perspective

Authors

DOI:

https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2021v26n3p157

Keywords:

Pulsares, Estrelas de Nêutrons, Jocelyn Bell Burnell, História da Física e da Astronomia

Abstract

The detection of neutron stars is one of the most unique scientific events in the field of Astronomy. This discovery, led by astronomer Jocelyn Bell Burnell, enabled the identification of the first signs that would later be recognized as pulsars, which allows a better understanding of the process of evolution of the stars. However, there is a lack of knowledge by teachers and students about the process of stellar evolution. In this article, we developed a bibliographic research in order to investigate how the history of discovery of pulsars and the performance of Jocelyn Bell Burnell in this episode is manifested in research published in the last decades in the field of Physics and Astronomy Teaching, as well as academic research in these areas. It was selected 35 researches, among papers published in journals and events, in addition to dissertations and theses. The development of the analysis was based on primary and secondary sources that deal with historical elements about the discovery of pulsars. It was observed that specific works carry out a historical discussion about these celestial objects, mainly academic productions in the field of Physics and Astronomy, while research in the field of teaching concentrates discussions in a conceptual scope. Also, this episode presents potential for studies about the nature of science and about the visibility of women in science.

References

Alfradique, V. A. P. (2016). Modelos de Estrelas Relativísticas com Campo Magnético Dipolar. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ. Recuperada de https://app.uff.br/riuff/handle/1/3817

Alloy, M. D. (2012). Pasta nuclear e a evolução de protoestrelas de nêutrons. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/99287

Alves, V. C., Quintilio, M. S. V., Perez, E. P., & Força, A. C. (2007). A evolução dos instrumentos de observação astronômica e o contexto histórico-científico. In Atas do XVII Simpósio Nacional de Ensino de Física. São Luiz, MA. Recuperada de https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvii/atas/resumos/T0642-2.pdf

Araújo, M. L. (2017). Simuladores experimentais de radiotelescópios para o ensino de astronomia no nível médio. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Astronomia. Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA. Recuperada de http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/tede/644

Araújo, M. L., Guedes, G. P, & Pereira, M. G. (2019). Da prática da radioastronomia amadora com o Radio Jove à criação de produtos educacionais para o ensino de física. In Atas do XXIII Simpósio Nacional de Ensino de Física. Salvador, Bahia. Recuperada de https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxiii/sys/resumos/T0780-1.pdf

Baade, W., & Zwicky, F. (1934). Cosmic Rays from Super-Novae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 20(5), 259–263. https://doi.org/10.1073/pnas.20.5.259

Bassalo, J. M. F., & Cattani, M. (2016). Detecção de ondas gravitacionais. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 33(3), 879–895. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2016v33n3p879

Bassalo, J. M. F., & Cattani, M. (2018). O Prêmio Nobel de Física de 2017 e as Instituições Brasileiras de Pesquisas Físicas. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 35(2), 440–460. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2018v35n2p440

Bell Burnell, J. (1977). Petit Four. Annals of the New York Academy of Sciences, 302(1 Eighth Texas), 685–689. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1977.tb37085.x

Bell Burnell, J. (1983). The Discovery of Pulsars. In K. Kellermann, & B. Sheets (Orgs.). Serendipitous Discoveries in Radio Astronomy (pp. 160-170). Green Bank: National Radio Astronomy Observatory. http://library.nrao.edu/public/collection/02000000000280.pdf

Bell Burnell, J. (2004). Pliers, pulsars and extreme physics. Astronomy and Geophysics, 45(1), 1.07-1.11. https://doi.org/10.1046/j.1468-4004.2003.45107.x

Bell Burnell, J. (2010). Discovery of Pulsars (Temporada 1, Episódio 1). Beautiful Minds [Seriado de Televisão]. United Kingdom: BBC. https://www.bbc.co.uk/programmes/b00ry9jq

Bianchi, V. (2004). Radioastronomía: Una mirada más amplia. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 1, 61–76. https://doi.org/10.37156/RELEA/2004.01.061

Carvalho Neto, J. T., Stefani, J. L., Apolinário, F. R., Soares, A. A., & Mendes, L. (2017). Trabalhando de forma prática o experimento de detecção de ondas gravitacionais do observatório LIGO. In Atas do XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física. São Carlos, SP. Recuperada de https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxii/sys/resumos/T0746-1.pdf

Carvalho, R. A., Silva, A. C., & Cabral, T. C. (2019). Contribuições femininas no desenvolvimento da física: uma pesquisa em periódicos da área de ensino. In Atas do XXIII Simpósio Nacional de Ensino de Física. Salvador, Bahia. Recuperada de https://sec.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxiii/sys/resumos/T0623-1.pdf

Casali, R. H. (2013). Objetos estelares compactos sujeitos a campos magnéticos fortes. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107262

Cavagnoli, R. (2005). A importância dos mésons estranhos nas propriedades das estrelas de nêutrons. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/102475

Chadwick, J. (1932). Possible Existence of a Neutron. Nature, 129(3252), 312. https://doi.org/10.1038/129312a0

Chandrasekhar, S. (1994). The Maximum Mass of Ideal White Dwarfs. Journal of Astrophysics and Astronomy, 15(2), 115–116. https://doi.org/10.1007/BF03012171

Cordeiro, M. D. (2017). Mulheres na Física: um pouco de história. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 34(3), 669–672. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2017v34n3p669

Costa, B. L., Polati, F., & Allen, M. P. (2018). Uma proposta de discussão de controvérsias históricas e epistemológicas acerca da evolução estelar para o ensino médio. In Atas do V Simpósio Nacional de Educação em Astronomia. Londrina, PR. Recuperada de https://sab-astro.org.br/wp-content/uploads/2020/01/SNEA2018_TCP83.pdf

Damasio, F., & Peduzzi, L. O. Q. (2017). História e filosofia da ciência na educação científica: para quê? Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, 19, 1–20. http://doi.org/10.1590/1983-21172017190103

Darroz, L. M., Rosa, C. W., Rosa, A. B., & Pèrez, C. A. S. (2014). Evolução dos conceitos de astronomia no decorrer da educação básica. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 17, 107–121. https://doi.org/10.37156/RELEA/2014.17.107

Dexheimer, V. A. (2006). Compressibilidade da Matéria Nuclear em Estrelas de Nêutrons. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Recuperada de https://lume.ufrgs.br/handle/10183/7454

Dick, S. J. (2013). Discovery and Classification in Astronomy: Controversy and Consensus. Cambridge: Cambridge University Press.

Figueredo, N. (1990). Da importância dos artigos de revisão da literatura. Revista Brasileira de Biblioteconomia e Documentação, 23, 131–134. https://brapci.inf.br/_repositorio/2011/09/pdf_6245ece57c_0018790.pdf

Fróes, A. L. D. (2014). Astronomia, astrofísica e cosmologia para o ensino médio. Revista Brasileira de Ensino de Fisica, 36(3), 1–15. https://doi.org/10.1590/S1806-11172014000300016

Gama, L. D., & Henrique, A. B. (2010). Astronomia na sala de aula: por quê? Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 10, 7–15. https://doi.org/10.37156/RELEA/2010.09.007

Gold, T. (1968). Rotating Neutron Stars as the Origin of the Pulsating Radio Sources. Nature, 218(5143), 731–732. https://doi.org/10.1038/218731a0

Gomes, R. O. (2011). Transições de Fase Hádron-Quark em Estrelas de Nêutrons. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperada de https://lume.ufrgs.br/handle/10183/55416

Gomes, R. O. (2016). Vínculos Magnéticos na Equação de Estado e na Estrutura de Estrelas de Nêutrons. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperada de https://lume.ufrgs.br/handle/10183/150053

Graham-Smith, F. (2014). Unseen Cosmos: The Universe in Radio. Oxford: Oxford University Press.

Henrique, A. B., Andrade, V. F. P., & L’Astorina, B. (2010). Discussões sobre a natureza da ciência em um curso sobre a história da astronomia. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 10, 17–31. https://doi.org/10.37156/RELEA/2010.09.017

Heerdt, B., Santos, A. P. O., Bruel, A. C. B. O., Ferreira, F. M., Anjos, M. C., Swiech, M. J., & Banckes, T. (2018). Gênero no Ensino de Ciências Publicações em Periódicos no Brasil: o estado do conhecimento. Revista Brasileira de Educação em Ciências e Educação Matemática, 2(2), 217-241. https://doi.org/10.33238/ReBECEM.2018.v.2.n.2.20020

Hewish, A., Bell, S. J., Pilkington, J. D. H., Scott, P. F., & Collins, R. A. (1968). Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source. Nature, 217(5130), 709–713. https://doi.org/10.1038/217709a0

Horvath, J. E. (2013). Uma proposta para o ensino da astronomia e astrofísica estelares no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, 35(4), 4501. https://doi.org/10.1590/S1806-11172013000400012

Hulse, R. A., & Taylor, J. H. (1975). Discovery of a pulsar in a binary system. The Astrophysical Journal, 195(9), L51-L53. http://doi.org/10.1086/181708

Iachel, G. (2011). O conhecimento prévio de alunos do ensino médio sobre as estrelas. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 12, 7–29. https://doi.org/10.37156/RELEA/2011.12.007

Jacobsen, R. B. (2007). Plasma de Quarks e Glúons no Interior de Estrelas de Nêutrons. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperada de https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/15328

Kidger, M. (2007). Cosmological Enigmas: Pulsars, Quasars, and Other Deep-Space Questions. Baltimore: The Johns Hopkins University Press.

Ladislau, S. M. (2019). Análises dos mecanismos de perda de energia e os índices de freamento em pulsares. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Astrofísica, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP. Recuperada de http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/02.14.19.01

Landau, L. (1965). On the Theory of Stars. In: Collected Papers of Lev Davidovich Landau. (60–62). London: Elsevier.

Langhi, R., & Nardi, R. (2007). Ensino de Astronomia: Erros conceituais mais comuns presente em livros didáticos de ciência. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 24(1), 87–111. https://doi.org/10.5007/%25x

Large, M. I., Vaughan, A. E., & Mills, B. Y. (1968). A Pulsar Supernova Association? Nature, 220(5165), 340–341. https://doi.org/10.1038/220340a0

Lattari, C. J. B., & Trevisan, R. H. (2001). Radioastronomia: noções iniciais para o ensino médio e fundamental como ilustração de aula. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 18(2), 229–239. https://doi.org/10.5007/%25x

Leite, C., & Hosoume, Y. (2007). Os professores de ciências e suas formas de pensar a astronomia. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 4, 47–68. https://doi.org/10.37156/RELEA/2007.04.047

Lima, B. S. (2013). O labirinto de cristal: As trajetórias das cientistas na física. Revista Estudos Feministas, 21(3), 883–903. https://doi.org/10.1590/S0104-026X2013000300007

Lima, L. G., & Ricardo, E. C. (2015). Física e Literatura: uma revisão bibliográfica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 32(3), 577–617. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2015v32n3p577

Livi, S. H. B. (1987). Um visitante inesperado: a supernova 1987 A. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 4(2), 98–103. https://doi.org/10.5007/%25x

Longair, M. (2006). The Cosmic Century: A History of Astrophysics and Cosmology. Cambridge: Cambridge University Press.

Lopes, L. L. (2016). Equações de Estado em Física de Hádrons. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/175101

Marquez, K. D. (2018). Conversão de fases em estrelas compactas. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/191052

Martins, L. A. C. P. (2005). História da Ciência: objetos, métodos e problemas. Ciência & Educação (Bauru), 11(2), 305–317. https://doi.org/10.1590/S1516-73132005000200011

McGrayne, S. B. (1998). Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles and Momentous Discoveries (2nd. ed.). Washington: Joseph Henry Press.

McNamara, G. (2008). Clocks in the Sky: The Story of Pulsars. New York: Praxis.

Mendes, C. (2017). Evolução do Campo Magnético em Binárias Relativísticas. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Ciências, Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperada de https://www.iag.usp.br/pos/astronomia/portugues/dissertacoestestes/evolução-do-campo-magnético-em-binárias-relativísticas

Moura, B. A. (2014). O que é natureza da Ciência e qual sua relação com a História e Filosofia da Ciência. Revista Brasileira de História da Ciência, 7(1), 32–46. https://www.sbhc.org.br/arquivo/download?ID_ARQUIVO=1932

Mozena, E. R., & Ostermann, F. (2014). Uma revisão bibliográfica sobre a interdisciplinaridade no ensino de Ciências da Natureza. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, 16(2), 185–206. https://doi.org/10.1590/1983-21172014160210

Napoleão, T. A. J. (2018). Astrofísica Estelar para o Ensino Médio: uma abordagem empírica baseada na observação visual das estrelas variáveis. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Astronomia, Universidade Universidade de São Paulo, SP. Recuperada de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14134/tde-11072018-075714/

Nobel Prize. (2021a). The Nobel Prize in Physics 1974. Retrieved from https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1974/summary

Nobel Prize. (2021b). The Nobel Prize in Physics 1993. Retrieved from https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1993/summary/

Oliveira, H. O. (2015). Modelo para o Índice de Frenagem de Pulsares. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Física, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP. Recuperada de http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3276

Oppenheimer, J. R., & Volkoff, G. M. (1939). On Massive Neutron Cores. Physical Review, 55(4), 374–381. https://doi.org/10.1103/PhysRev.55.374

Pacheco, M. H., & Zanella, M. S. (2019). Panorama de pesquisas em ensino de Astronomia nos anos iniciais: um olhar para teses e dissertações. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia, 28, 113–132. https://doi.org/10.37156/RELEA/2019.28.113

Pacini, F. (1967). Energy Emission from a Neutron Star. Nature, 216(5115), 567–568. https://doi.org/10.1038/216567a0

Peduzzi, L. O. Q., & Raicik, A. C. (2020). Sobre a natureza da ciência: asserções comentadas para uma articulação com a história da ciência. Investigações em Ensino de Ciências, 25(2), 19–55. http://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2020v25n2p19

Peixoto, D. E., & Ramos, E. M. F. (2011). Formação do professor de Física para o ensino de Astronomia: algumas possibilidades e reflexões. In Atas do I Simpósio Nacional de Educação em Astronomia. Rio de Janeiro, RJ. Recuperada de https://www.sab-astro.org.br/wp-content/uploads/2017/04/SNEA2011_TCP26.pdf

Pires, A. M. (2009). Population Study of Radio-Quiet and Thermally Emitting Isolated Neutron Stars. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Filosofia, Universidade de São Paulo, SP. Recuperada de https://teses.usp.br/teses/disponiveis//14/14131/tde-22072010-054601/pt-br.php

Razeira, M. (2008). Naturalidade, Quebra de Simetria de Isospin e a Estrutura Interna das Estrelas de Nêutrons. (Tese de Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Ciências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS. Recuperado de https://lume.ufrgs.br/handle/10183/23231

Ribeiro, J. L. P., & Carneiro, M. H. S. (2016). A reflexão da luz nos periódicos de Ensino de Física: evidenciando tendências e carências de pesquisa a partir de uma revisão bibliográfica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 33(2), 355–398. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2016v33n2p355

Rodrigues, R. S. R. (2016). Formação e evolução estelar como uma proposta de contextualização para o ensino de Termodinâmica no Ensino Médio. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC. Recuperada de https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/174129

Rodríguez, J. M. (2018). Polarización de la luz: conceptos básicos y aplicaciones en astrofísica. Revista Brasileira de Ensino de Física, 40(4), e4310. https://doi.org/10.1590/1806-9126-rbef-2018-0024

Sanzovo, D. T., & Laburú, C. E. (2013). Identificação de conceitos astronômicos em livros paradidáticos na formação de professores de Ciências. In Atas do IX Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências. Águas de Lindóia, SP. Recuperada de http://abrapecnet.org.br/atas_enpec/ixenpec/atas/resumos/R0464-1.pdf

Schmidt, M. (1963). 3C 273: A Star-Like Object with Large Red-Shift. Nature, 197(4872), 1040. https://doi.org/10.1038/1971040a0

Silva, A. B. (2017). Evolução Estelar no Ensino de Ciências. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ensino de Astronomia, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA. Recuperada de http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/653

Silva, A. C., & Almeida, M. J. P. M. (2011). Física quântica no ensino médio: o que dizem as pesquisas. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 28(3), 624–652. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2011v28n3p624

Silva, R. S., & Errobidart, N. C. G. (2015). Sobre as pesquisas relacionadas ao ensino do efeito fotoelétrico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 32(3), 618–639. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2015v32n3p618

Staelin, D. H., & Reifenstein, E. C. (1968). Pulsating Radio Sources near the Crab Nebula. Science, 162(3861), 1481–1483. http://doi.org/10.1126/science.162.3861.1481

Stasinska, G. (2010). Por que as estrelas são importantes para nós? Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 27(4), 672–684. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2010v27nespp672

Steiner, J. E. (2010). Buracos Negros: sementes ou cemitérios de galáxias? Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 27(4), 723–742. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2010v27nespp723

Tolman, R. C. (1939). Static solutions of Einstein’s field equations for spheres of fluid. Physical Review, 55(4), 364–373. https://doi.org/10.1103/PhysRev.55.364

Tonet, M. D., & Leonel, A. A. (2019). Nanociência e Nanotecnologia: uma revisão bibliográfica acerca das contribuições e desafios para o ensino de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 36(2), 431–456. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n2p431

Vieira, M. B. F. (2018). Astrofísica Estelar para o Ensino Médio: análise de uma proposta. (Dissertação de Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Ciências, Universidade de São Paulo, SP. Recuperada de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14135/tde-07072018-124501/pt-br.php

Yakovlev, D. G., Haensel, P., Baym, G., & Pethick, C. (2013). Lev Landau and the concept of neutron stars. Physics-Uspekhi, 56(3), 289–295. http://doi.org/10.3367/UFNe.0183.201303f.0307

Published

2021-12-30

How to Cite

Pires, L. do N., & Peduzzi, L. O. Q. (2021). Jocelyn Bell Burnell and The Discovery of Pulsars: reviewing researches of Physics and Astronomy Teaching in a Historical Perspective. Investigations in Science Education, 26(3), 157–180. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2021v26n3p157