Activité didactique projétée par Edoardo Ceccarelli, Giulia Campitiello et Stefano Sotira pendant le course de doctorat “ Designing innovative public engagement activities” à l’Université de Boulogne en 2023.
Courte description de l’activité:
L’Univers est principalement composé par une serie de structures appelées galaxies, de forme et de type variés. Celle dans laquelle nous vivons, qui abrite notre système solaire, s’appelle Voie Lactée : c’est une des nombreuses galaxies spirales. Le nom de cette catégorie d’objets vient de la distribution particulière de gaz à l’intérieur, qui prend la forme d’une spirale.
L’objectif de cette activité est de découvrir comment sont faites les galaxies spirales en construant une maquette 3D.
Matériaux
- Carton épais bleu de forme elliptique avec un trou au milieu (comme dans l’image à droite), pour representer le disque de la galaxie sur laquelle si incolleranno les autres éléments seront collés
- Coton hydrophile pour reproduire les bras de la galaxie
- Papier de soie rouge, bleu et blanc/jaune pour créer des étoiles (alternativement, utilisez du mastic ou des boules de tissu)
- Ballon rouge pour créer le noyau de la galaxie
- Pierre à insérer dans le ballon pour répresenter le trou noir au centre de la galaxie
- Colle vinylique
- Gouaches et pinceaux (pour colorer le mastic, ou ajouter des détails au modèle)
- Crayons ou stylos
- Diapositives de support (imprimées ou projetées, téléchargez ici)
Préparation de l’activité
Avant de commencer, préparez les cartons bleus, qui formeront la base de la galaxie. Il n’y a pas de taille recommandée: l’important est que le carton soit assez épais pour supporter tous les autres éléments qui y seront collés.
Predisporre il materiale sul tavolo, in modo che sia ordinato e facilmente accessibile durante tutta l’attività.
L’età minima consigliata per partecipare è di 8 anni.
Description de l’activité
Introduction
Utiliser les diapos de soutien pour faire un tour dans la Voie Lactée et des ses composantes et favoriser une discussion collective plutôt qu’une explication.
Pour stimuler l’intéraction, vous pouvez poser des questions telles que: “De quoi est composé l’Univers selon vous? Dans quelle galaxie sommes-nous? Quelle est la forme de notre galaxie selon vous? Qu’est que c’est?”
Pour raconter comment l’Univers s’est formé, on peut utiliser une métaphore: si nous imaginons l’Universo comme une grande ville, les maisons sont les galaxies, tandis que les briques qui les constitutuent sont les étoiles, le gaz et tout le matériel contenu à l’intérieur.
Les galaxies spirales sont un type de galaxies, et sont nommées ainsi parce que le matériau se répartit en formant les bras d’une gigantesque spirale.
La Voie Lactée est aussi une galaxie spirale, mais en vivant à l’intérieur, il n’est pas possible de l’observer dans son integralité. C’est comme être enfermés dans un appartament et ne pas connaître la forme de l’immeuble: nous pouvons deviner la structure juste en regardant les murs intérieurs, près de la fenêtre, mais nous ne saurons jamais exactement comment il est fait.
- disque (representé par le carton): riche en gaz et étoiles, principalement bleu, d’épaisseur très mince;
- noyau (representè par le ballon placé au centre du disque): il s’agit d’une structure sphérique/elliptique de couleur rouge, parce qu’elle se compose d’étoiles rouge, et est sans gaz
- bras: composés par nuages de gaz (représentées par le coton) et des étoiles, en plus grande quantité que le disque. C’est à l’intérieur que se forment les nouvelles étoiles
- étoiles (représentées par des pâte à modeler ou de papier de soie): elles sont bleues, rouges ou jaunes/blanches, de différente taille, et sont situées sur le disque et sur les bras;
- trou noir (représenté par le caillou à insérer dans le ballon): est situé au centre de la galaxie, dans le noyau. À l’intérieur d’une galaxie, il peut y avoir plusieurs trous noirs, mais le trou central est le plus massif, c’est à dire celui qui possède une plus grande gravité
Construction du modèlle
Après la partie introductive, on continue avec la construction du modèle. Le choix des matériaux à utiliser pour représenter chaque composante peut être fait avec le public, en réflechissant à ce qui est le mieux (par example, le coton représente bien les nuages de gaz dans les bras, les boules de pâte à modeler ou de paier de soie conviennent aux étoiles, etc.).
Il est recommandé de suivre le schéma suivant:
- dessiner sur le disque (le carton) les contours des bras de la galaxie, en suivant l’example sur les slides
- distribuer la colle vinylique à l’intérieur des bras précédemment dessinés
- coller le coton
- former des boules de papier de soie/pâte à modeler, et les coller sur le coton le carton
- insérer un petit caillou dans le ballon, gonflez-le et puis bloquez-le au centre du carton
- si vous le souhaitez, vous pouvez ajouter une étoile jaune qui se distingue des autres dans la zone la plus périphérique des bras, à representer nôtre Soleil
- on peut faire la même chose avec des boules noir à coller au choix sur le disque et/ou les bras pour représenter les autres trous noirs
Explication du processus physique
Les principaux composants de l’Universe sont les galaxies, que nous pouvons imaginer comme les nombreuses maisons qui forment une ville. Dans le cas des galaxies spirales, ainsi appelés en raison de la forme particulière que prend le matériau à l’intérieur, les briques sont le disque d’étoiles bleues et le gaz, le noyau d’étoiles rouges, le trou noir à l’ intérieur, les bras de nuages de gaz et d’étoiles.
La couleur des étoiles dépend de la température et de l’âge: les bleues sont les plus jeunes et chaudes, tandis que les rouges sont les plus vieilles et froides. Au milieu se trouvent les étoiles jaunes et blanches. Nôtre Soleil, par example, est une étoile jaune.
Les étoiles contenues à l’intérieur des galaxies spirales se forment principalement dans les bras: dans ces structurer, la densité du gaz est si élevée qu’elle favorise le déclenchement de réactions nucléaires qui maintiennent les étoiles en vie.
Lorsqu’ une étoile massive épuise la matière à brûler en son sein, s’écrase sur elle même, enfermant beaucoup de matérial dans peu d’espace. L’objet qui se forme, nommé trou noir, a une gravité si élevée qu’elle capture tout ce qui passe autour de lui, même la lumière. C’est pourquoi ils sont appelés trous noirs, parce de nôtre point de vue, nous les observons comme des trous sombres dans le ciel, mais c’est toujours un objet sphérique.
La galaxie spirale dont nôtre sistème solaire fait partie s’appelle Voie Lactée, et de la Terre nous la voyons comme une bande dans le ciel. Le Soleil se trouve dans le bras d’Orion, dans une zone périphérique, pour nous permettre d’observer les nombreux objets présents dans la galaxie sans être dérangés par l’enorme luminosité du noyau. Notamment, l’hémisphère nord pointe vers l’extérieur de la galaxie, tandis que l’hémisphère sud vers le centre galactique.
