Attività didattica progettata da Edoardo Ceccarelli, Giulia Campitiello e Stefano Sotira durante il corso di dottorato “ Designing innovative public engagement activities” tenuto all’Università di Bologna nel 2023.
Breve descrizione dell’attività:
L’Universo è composto principalmente da una serie di strutture che prendeno il nome di galassie, di varia forma e tipo. Quella in cui viviamo noi, ovvero che ospita il nostro sistema solare, si chiama Via Lattea ed è una delle tante galassie a spirale. Il nome di questa categoria di oggetti deriva dalla particolare distribuzione di gas che si trova al suo interno, che assume la forma di una spirale.
L’obiettivo di questa attività è scoprire come sono fatte le galassie a spirale tramite la costruzione di un modellino tridimensionale.
Materiali
- Cartoncino spesso di colore blu e forma ellittica con un buco al centro (come nell’immagine di destra), per rappresentare il disco della galassia su cui cui si incolleranno gli altri elementi
- Cotone idrofilo per riprodurre i bracci della galassia
- Carta velina di colore rosso, blu e bianco/giallo per creare le stelle (in alternativa si può usare del pongo o delle palline in stoffa)
- Palloncino rosso per creare il nucleo della galassia
- Sasso da inserire dentro il palloncino per rappresentare il buco nero al centro della galassia
- Colla vinilica
- Colori a tempera e pennelli (per colorare il pongo o aggiungere dettagli al modellino)
- Matite o penne
- Slides di supporto (stampate o proiettate, download disponibile qui)
Preparazione dell’attività
Prima di iniziare, preparare i cartoncini blu che formeranno la base della galassia. Non vi è una dimensione consigliata, l’importante è che il cartoncino sia abbastanza spesso da sostenere tutti gli altri elementi che vi verranno incollati sopra.
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.
Descrizione dell’attività
Introduzione
Utilizzare le slides di supporto per fare un breve viaggio all’interno della Via Lattea e delle sue componenti, favorendo una discussione collettiva a una spiegazione.
Per incentivare l’interazione si possono porre domande come: “Secondo voi da cosa è composto l’Universo? In quale galassia ci troviamo noi? Secondo voi che forma ha la nostra galassia? Da cosa è costituita?”
Per raccontare come è formato l’Universo si può usare una metafora: se immaginiamo l’Universo come una grande città, le case sono le galassie, mentre i mattoni che le costituiscono sono le stelle, il gas e tutto il materiale contenuto al loro interno.
Le galassie a spirale sono un tipo di galassie, chiamate così perché il materiale si distribuisce formando dei bracci di una gigantesca spirale.
- disco (rappresentato dal cartone): ricco di gas e stelle, principalmente blu, di spessore molto sottile;
- nucleo (rappresentato dal palloncino collocato al centro del disco): si tratta di una struttura sferica/ellittica di colore rossa, perché composta da stelle di colore rosso, e privo di gas
- bracci: composti da nubi di gas (rappresentate dal cotone) e da stelle, in quantità maggiore rispetto al disco. È al loro interno che si formano le nuove stelle
- stelle (rappresentate da palline di pongo o di carta velina): sono di colore blu, rosse o gialle/bianche di varia dimensione e si trovano sia sul disco che sui bracci;
- buco nero (rappresentato dal sassolino da inserire nel palloncino): si trova al centro della galassia, dentro il nucleo. All’interno di una galassia possono esistere diversi buchi neri, ma quello centrale è quello più massiccio, ovvero quello che possiede una gravità maggiore
Costruzione del modellino
Conclusa la parte introduttiva, si prosegue con la costruzione del modellino. La scelta dei materiali da utilizzare per rappresentare ogni componente può essere fatta insieme al pubblico, ragionando su quale sia il migliore (ad esempio il cotone rappresenta bene le nubi di gas dei bracci, le palline di pongo/carta velina sono adatte per le stelle, etc.).
Si consiglia di seguire il seguente schema:
- disegnare sul disco (il cartoncino) i contorni dei bracci della galassia, seguendo l’esempio presente sulle slides
- distribuire la colla vinilica all’interno dei bracci precedentemente disegnati
- incollare il cotone
- formare delle palline di carta velina/pongo e incollarle sopra il cotone e sul cartoncino
- inserire un sassolino dentro il palloncino, gonfiarlo e poi incastrarlo nel buco nel centro del cartoncino
- volendo si può aggiungere una stella di colore giallo distinguibile dalle altre nella zona più periferica dei bracci, a rappresentare il nostro Sole
- la stessa cosa si può fare con delle palline di colore nero da incollare a piacere sul disco e/o bracci per rappresentare gli altri buchi neri
Spiegazione del processo fisico
Le principali componenti dell’Universo sono le galassie, che possiamo immaginare come le tante case che formano una città. Nel caso delle galassie a spirale, chiamate così per via della particolare forma che assume il materiale al loro interno, i mattoni sono il disco di stelle blu e gas, il nucleo di stelle rosse, il buco nero contenuto al suo interno, i bracci di nubi di gas e stelle.
Il colore delle stelle dipende dalla temperatura e dall’età: le blu sono le più giovani e calde, mentre le rosse sono le più vecchie e fredde. Nel mezzo si collocano le stelle gialle e bianche. Il nostro Sole, ad esempio, è una stella gialla.
Le stelle contenute all’interno delle galassie a spirale si formano principalmente nei bracci: in queste strutture la densità del gas è talmente elevata da favorire l’innesco di reazione nucleari che tengono in vita le stelle.
Quando una stella molto grande e massiccia esaurisce il materiale da bruciare al suo interno, collassa su se stessa, racchiudendo tantissimo materiale in pochissimo spazio. L’oggetto che si forma, chiamato buco nero, ha una gravità talmente elevata da catturare qualsiasi cosa gli passi vicina, compresa la luce. È per questo che vengono chiamati buchi neri, perché dalla nostra prospettiva li osserviamo come dei buchi scuri nel cielo, ma si tratta comunque di un oggetto sferico.
La galassia a spirale di cui fa parte il nostro sistema solare si chiama Via Lattea, e da terra la vediamo come una striscia in cielo. Il Sole si trova nel braccio di Orione, in una zona periferica, tale da permetterci di osservare i tanti oggetti presenti nella galassia senza venire disturbati dall’enorme luminosità del nucleo. In particolare, l’emisfero boreale punta verso l’esterno della galassia, mentre l’emisfero australe verso il centro galattico.
