Attività didattica progettata da Stefano Giarratana, Emanuele De Rubeis, Cristina Nanci, Xavier Lopez Lopez e Davide Pelliciari durante il corso di dottorato “ Designing innovative public engagement activities” tenuto all’Università di Bologna nel 2023.
Breve descrizione dell’attività:
Le galassie che compongono il nostro Universo sono di vari tipi, ognuno con forma e caratteristiche diverse. L’obiettivo di quest’attività è scoprire quali sono le principali differenze tra due particolari classi di galassie: le spirali ed ellittiche. Proprio come chi si occupa di astronomia, si andrà ad individuare quale delle due contiene più stelle vecchie, per ottenere maggiori indizi sull’evoluzione del nostro Universo nel corso del tempo. Inoltre, ogni partecipante costruirà un proprio personale modellino di galassia!
Materiali
- Due scatole
- Pasta (un pacco di fusilli e uno di pennette)
- 4 bottiglie di plastica da 2 litri tagliate a circa 10 cm dal tappo
- Fogli di carta velina rossa e blu
- Stampe di una galassia ellittica e una a spirale (in quantità pari al numero di partecipanti, download disponibile qui)
- Colla vinilica
- Forbici
- (facoltativo) Stampe di galassie in 3D, una ellittica e una a spirale
Preparazione dell’attività
Prima di iniziare l’attività, riempire entrambe le scatole con i due tipi di pasta, in rapporti differenti, facendo in modo che una scatola contenga più fusilli che pennette e l’altra più pennette che fusilli (ad esempio, riempire una scatola con il 70% di pennette e il 30% di fusilli, mentre l’altra con l’80% di fusilli e il 20% di pennette).
Le scatole rappresentano le galassie, i fusilli le stelle giovani ivi contenute e le pennette le stelle vecchie. La scatola con più fusilli (stelle giovani) rappresenta una galassia a spirale, mentre quella con più pennette (stelle vecchie) rappresenta una galassia ellittica.
Dopo aver chiuso le scatole, posizionare la stampa 3D della galassia ellittica sopra la scatola con più pennette e quella della galassia a spirale sopra la scatola con più fusilli. Posizionare 2 bottiglie vuote accanto a ciascuna scatola.
Dividere i partecipanti in due gruppi ed assegnare ad ognuno una scatola.
L’età minima consigliata per partecipare è di 8 anni.
Descrizione dell’attività
Introduzione
L’attività inzia con un’introduzione ai concetti di galassia e alla loro età (si veda la sezione “Spiegazione del processo fisico” per ulteriori dettagli).
Per incentivare una discussione collettiva piuttosto che una spiegazione frontale, si possono porre diverse domande, come “Sapete cos’è una galassia? E una stella? Secondo voi le stelle sono tutte uguali? E le galassie?”. Mostrare le immagini della galassia a spirale ed ellittica per ragionare sulle loro forme differenti.
Le galassie sono sistemi formati da gas, polvere e stelle. Le stelle contenute al loro interno possono essere di vario tipo, sia per colore, dimensione ed età. L’età delle galassie si basa sulla percentuale di stelle vecchie che contiene: maggiore è la quantità, più vecchia sarà la galassia e viceversa.
Svolgimento
1. Chiedere a ciascun gruppo di aprire la propria scatola/galassia e separare i fusilli (le stelle giovani) dalle pennette (le stelle vecchie) mettendoli nelle due bottiglie, dopo aver spiegato l’analogia (le stelle vecchie sono le pennette, mentre quelle giovani sono i fusilli)
2. Dopo aver diviso la pasta, chiedere ai gruppi di valutare quale delle due galassie/scatole contiente più stelle giovani (fusilli) e quale contiene più stelle vecchie (pennette)
3. Discutere insieme ai gruppi quali possono essere le motivazioni per cui la galassia a spirale è più giovane di quella ellittica.
La galassia/scatola con più stelle vecchie è la galassia ellittica, mentre quella più giovane è quella a spirale. Il motivo di questa differenza risiede nel diverso contenuto di gas delle due galassie, il principale ingrediente da cui nascono nuove stelle. Le galassie giovani (a spirale) contengono molto gas e quindi continuano a formare stelle nuove. D’altra parte, le galassie vecchie (ellittiche) hanno già esaurito tutto il gas per due motivi: innazitutto perché, essendo vecchie, hanno avuto tanto tempo per formare tutte le stelle che potevano, e in secondo luogo, durante la loro lunga vita hanno interagito con altre galassie, e questa interazione ha fatto “scappare” il gas che contenevano.
Costruzione della propria galassia
L’ultima parte dell’attività consiste nella costruzione della propria galassia.
1. Far scegliere ad ogni partecipante un’immagine di galassia, spirale o ellittica.
2. Prepare le stelle appallotolando piccole palline di carta velina, di colore blu (stelle giovani) e rosso (stelle vecchie).
3. Incollare le stelle sopra l’immagine della galassia scelta, cercando di rispettare le linee generali apprese durante l’attività (più stelle giovani per la galassia spirale e più stelle vecchie per quella ellittica).
Spiegazione del processo fisico
Che cos’è una stella e cos’è, invece, una galassia?
Possiamo pensare ad una stella come ad una sfera gigantesca di gas, formata principalmente da idrogeno. Una stella per la maggior parte della sua vita non fa altro che bruciare, tramite reazioni nucleari, tutto il gas che possiede trasformandolo in elementi più pesanti. Questo processo crea un’enorme quantità di energia, che viene liberata sotto forma di luce.
Approfondimento: vita di una stella: dalla nascita alla morte
Le stelle, insieme alla polvere e al gas, compongono le galassie. Infatti, dentro ciascuna di esse ci sono all’incirca 100 miliardi di stelle, tutte diverse tra loro per composizione chimica, massa, temperatura, dimensione, ma soprattutto età. Ciascuna galassia possiede un numero diverso di stelle giovani (con età di qualche centinaio di milioni di anni) e stelle vecchie (con un’età che può raggiungere anche il miliardo di anni). Una galassia che possiede per lo più stelle vecchie sarà quindi più vecchia di una galassia che contiene più stelle giovani.
Approfondimento: Le galassie, formazione e morfologia
Galassie giovani, galassie vecchie
Le galassie a spirale (come quella nell’immagine a sinistra) hanno molto gas e materia nei loro bracci, fondamentale per formare nuove stelle: i bracci delle galassie a spirale fungono quindi da “reparti maternità stellari”, dove il gas e la polvere possono condensarsi e creare nuove stelle. È un po’ come una grande fabbrica di stelle che continua a produrre nuovi astri.
Crediti: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team
D’altra parte, le galassie ellittiche (come quella nell’immagine a destra) hanno meno stelle giovani perché hanno esaurito quasi tutta la loro riserva di materia per formare nuove stelle. Questo può essere dovuto a diversi motivi: alcune galassie ellittiche sono più vecchie e hanno avuto abbastanza tempo per creare tutte le stelle che potevano, mentre altre galassie ellittiche potrebbero aver perso il loro gas e la loro polvere a causa delle interazioni con altre galassie nel corso del tempo.
