Lehrtätigkeit von Stefano Giarratana, Emanuele De Rubeis, Cristina Nanci, Xavier Lopez Lopez und Davide Pellicciari im Rahmen des Doktoratstudiums “ Designing innovative public engagement activities” an der Universität von Bologna in 2023.
Kurzbeschreibung der Tätigkeit:
Die Galaxien, aus denen unser Universum besteht, sind von unterschiedlicher Art, jedes mit verschiedener Form und Eigenschaften. Ziel dieser Aktivität ist, die wichtigsten Unterschiede zwischen zwei besonderen Arten von Galaxies: Spiralgalaxien und Ellipsengalaxies – zu entdecken. Genau wie die Astronomen, werden wir herausfinden, welche der beiden ältere Sterne enthält, um mehr Hinweise auf die Entwicklung unseres Universums im Laufe der Zeit. Zusätzlich, baut jeder Teilnehmer sein eigenes Galaxiemodell!
Materialen
- Zwei Schachten
- Teig (ein Päckchen Fusilli und ein Päckchen Pennette)
- 4 Plastikflaschen à 2 Liter, 10 cm vom Deckel entfernt
- Seidenpapier rot und blau
- Abzüge einer elliptischen und einer spiraligen Galaxie (in Mengen, die der Teilnehmerzahl entsprechen. Hier verfügbar)
- Kleber
- Schere
- (fakultativ) 3D-Drücken von Galaxien, elliptisch und Spiral-Galaxie
Vorbereitung der Aktivität
Vor Beginn der Aktivität, beide Schachteln mit den beiden Teigsorten in verschiedenen Verhältnissen füllen, so dass eine Schachtel mehr Fusilli als Pennette und die andere mehr Pennette als Fusilli enthält (zum Beispiel, füllen Sie eina Schachtel mit 70% Pennette und 30% Fusilli, und die andere mit 80% Fusilli und 20% Pennette).
Die Schachtel stellen die Galaxien dar: Fusilli sind junge Sterne darin und Pennette sind alte Sterne. Die Schachtel mit mehr Fusilli (junge Sterne) stellt eine Spiral-Galaxie dar, während die Schachtel mit mehr Pennette (alte Sterne) stellt eine elliptische Galaxie dar.
Nach dem Schließen der Schachteln, platzieren Sie den 3D-Druck der Ellipse-Galaxie auf die Schachtel mit mehr Pennette, und den 3D-Druck der Spiral-Galaxie auf die Schachtel mit mehr Fusilli. Stellen Sie 2 leere Schachtel neben jede Schachtel.
Teilnehmer in zwei Gruppe aufteilen und je eine Schachtel.
Das empfohlene Mindestalter für die Teilnahme beträgt 8 Jahre.
Beschreibung der Aktivität
Einführung
Die Aktivität beginnt mit einer Einleitung in die Galaxien und ihre Alter (sehen Sie die Sektion “Erklärung des physikalischen Prozesses” für weitere Details).
Um eine kollektive Discussion statt des Frontalunterrichts zu fördern, gibt es mehrere Frage, wie z.B. “Wissen Sie, was eine Galaxie ist? Und eine Stern? Sie denken, die Sterne sind alle gleich? Und die Galaxien?”. Bilder der spiralen und elliptischen Galaxien zeigen, um über ihre verschiedene Formen zu denken.
Die Galaxien sind Systeme, die aus Gas, Staub und Sternen bestehen. Die darin enthaltenen Sterne können verschieden Typen, nach Farbe, Grösse und Alter haben. Das Alter der Galaxien basiert auf dem Anteil der alten Sternen, die sie enthalten: je grösser die Menge, desto älter wird die Galaxie, und umgekehrt.
Durchführung
1. Jede Gruppe soll ihre eigene Box/Galaxie öffnen, und Fusilli (junge Sterbe giovani) von Pennette (alte Sterne) trennen, indem Sie sie in die beiden Flaschen legen, nachdem Sie die Analogie erklärt haben (alte Sterne sind Pennette, während die junge Sterne sind Fusilli)
2. Nach dem Aufteilen des Teigs, sollen die Gruppen beurteilen, welche Galaxie/Schachtel die moisten jungen Sterne (Fusilli), oder alten Sterne (Pennette) erhält.
3. Mit den Gruppen besprechen, was die Gründe dafür sein können, daß die Spiralgalaxie junger als die Ellipsengalaxie ist.
Die Galaxie/Schachtel mit die meisten alten Sternen ist die Ellipsengalaxie, während die jungere ist die Spiralgalaxie. Grund für diese Unterschied ist die unterschiedliche Gasgehalt der beiden Galaxien, Hauptbestandteil, aus dem neue Sterne entstehen. Junge (Spiral-) Galaxien enthalten viel Gas, und deshalb produzieren immer wieder neue Sterne. Andererseits, alte (Ellipsen-) Galaxien haben bereits das ganze Gas ausverkauft: erstens, weil sie viel Zeit hatten, um alle Sterne zu bilden, die sie wollten, und zweitens, während ihrer langen Lebens interagierten sie mit anderen Galaxies. Durch diese Wechselwirkung, liefen die darin enthaltenen Gase davon.
Bau der eigenen Galaxie
Der letzte Teil der Aktivität besteht im Bau einer eigenen Galaxie.
1. Lassen Sie jeden Teilnehmer ein Bild einer Spiral- oder Ellipsen-galaxie.
2. Sternen mit blauen (junge Sterne) und roten (alte Sterne) Seidenpapier-Kugeln verklumpen.
3. Sternen über das Bild der gewählten Galaxie platzen. Versuchenm, die während der Aktivität erlernten allgemeneinen Richtlinien zu beachten (d.h. nehr junge Sternen für Spiralgalaxien und mehr alte Sternen für Ellipsengalaxien).
Erklärung des physikalischen Prozesses
Was ist ein Stern und was ist eine Galaxie?
Ein Stern ist wie eine riesige Gasmasse, die hauptsächlich aus Wasserstoff besteht. Ein Stern verbrennt sein Leben lang, durch nukleare Reaktionen,fast alles Gas, da ser besitzt, mit Umbau von schwereren Elementen. Dieser Prozess erzeugt eine enorme Menge an Energie, die in Form von Licht freigestellt wird.
Vertiefung: Leben eins Stern: vom Geburt bis zum Tod
Sterne, zusammen mit Staub und Gas, bilden die Galaxien. In jedem dieser Galaxien befinden sich etwa 100 Miliarden Sternen, alle unterschiedlich in chemischer Zusammensetzung und Masse, Temperatur, Größe, aber vor allem im Alter. Jede Galaxie hat eine andere Anzahl junger Sterne (mit einem Alter von einigen Hundert Millionen Jahre) und alte Sterne (mit einem Alter von bis zu einer Milliarde Jahre). Eine Galaxie, die überwiegend alte Sterne besitzt, ist daher älter als eine Galaxie, die mehr junge Sterne enthält.
Vertiefung: Die Galaxien, Entstehung und Morphologie
Junge Galaxien, alte Galaxien
Die Spiralengalaxien (wie im Bild links) haben viel Gas und Materie in ihren Armen, wichtig, neue Sterne zu schaffen: die Armen der Sprialengalaxien fungieren somit als “Sternentbindungstationen”, wo Gas und Staub verdichten können und neue Sterne bilden. Es ist ein bisschen wie eine grosse Sternenfabrik, die neue Sterne produziert.
Credits: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team
Andererseits, haben Ellipsengalaxien (wie im Bild rechts) weniger junge Sterne, weil sie fast alle Materiereserve aufgebracht haben, um neue Sterne zu bilden. Dies kann verschiedene Grunde haben: einige Ellipsengalaxien sind più älter und hatten genug Zeit, um so viele Sterne wie möglich zu erschaffen. Andere elliptische Galaxien haben vielleicht ihr Gas und Staub verloren, aufgrund der Wechselwirkungen mit anderen Galaxien im lauf der Zeit.
