Misurare un esopianeta

Prima dell'attività

Stampa il foglio di calcolo della curva di luce (una copia per ogni gruppo);

Prepara l’aula per la proiezione della presentazione. Ti consigliamo di utilizzare la presentazione PowerPoint durante l’attività; ricorda che sotto ogni slide ci sono note che suggeriscono cosa dire.

Dividi gli studenti in gruppi da 2 a 5 membri (a seconda del numero totale di studenti).

Introduzione agli esopianeti

Utilizza le slide 1-4 per introdurre il concetto di esopianeti.

Figura 3: l’attività in aula in due diversi momenti. Crediti: Anastasia Kokori

Introduzione alle curve di luce e al metodo del transito

• Come prima cosa, introducete il metodo del transito: gli astronomi usano questo metodo per scoprire gli esopianeti. Spiegare che le immagini dei telescopi provengono tutte dalla stella ospite e non direttamente dal pianeta (diapositive 5-6). Spiegare che da queste immagini gli astronomi tracciano una curva di luce, un grafico che mostra la luminosità della stella nel tempo. Nel metodo del transito, gli astronomi misurano la diminuzione di luminosità della stella quando il pianeta le passa davanti. Mentre il pianeta transita davanti alla stella, riceviamo meno luce di prima.
• Si possono mostrare esempi di diversi esopianeti e di diverse curve di luce (diapositive 7-8).
• Si può poi mostrare l'attrezzatura utilizzata (diapositive 9-12) e spiegare come si usano telescopi e macchine fotografiche per queste misurazioni. In questo modo, gli studenti possono avere un esempio dell'attrezzatura astronomica necessaria per l'osservazione del transito di un esopianeta.
• Spiegate che ogni punto che vedono nella curva di luce rappresenta la luminosità della stella in una singola immagine (diapositiva 13). Gli studenti possono farsi un'idea dell'elevato numero di immagini necessarie per ottenere la curva di luce finale dell'esopianeta.
• Mostrate la curva di luce nella diapositiva 14 e spiegate che si tratta di una misura scientifica reale della curva di luce di un vero esopianeta, WASP-10b, la cui osservazione è stata effettuata con un piccolo telescopio (11 pollici) e una fotocamera.
• A partire dalla diapositiva 15, potete distribuire una copia del foglio di calcolo stampato a ciascun gruppo e dire agli studenti che ora scopriranno come misurare le dimensioni del pianeta utilizzando questa curva di luce.
• Fate notare agli studenti che nella curva di luce del foglio elettronico le singole osservazioni non sono un punto ma una linea verticale (diapositiva 17). Ciò è dovuto al fatto che tutte le misurazioni reali hanno una certa incertezza. L'incertezza significa quanta fiducia abbiamo nei valori misurati. Non esiste una misura infinitamente precisa, poiché gli strumenti che effettuano le misurazioni sono limitati. Le incertezze derivano da diversi fattori, come lo strumento stesso, l'atmosfera terrestre che si muove davanti al telescopio o la stella stessa.

Misurare la dimensione dell’esopianeta

• Spiegate che ora misureremo le dimensioni dell'esopianeta dalla profondità della buca della curva di luce: più profonda è la curva, più grande è il pianeta (diapositive 15-17).
• Date agli studenti il seguente compito scientifico: chiedete loro di misurare con il righello la lunghezza e la profondità del transito dell'esopianeta da WASP-10b, come illustrato nelle diapositive 20 e 21.

Immagine 4: misurazione della buca della curva di luce. Crediti: Anastasia Kokori

• Chiedete agli studenti di utilizzare la formula matematica mostrata nella diapositiva 18 per calcolare la profondità del transito dell'esopianeta e quindi scoprirne le dimensioni. Un esempio di questo calcolo è presentato nella diapositiva 22. Si noti che il raggio della stella ospite WASP-10 è RS =550.000 km.
• Utilizzando la formula con le loro misurazioni, gli studenti dovrebbero trovare un raggio di circa 92000 km per WASP-10b. Chiedete a ogni squadra di condividere i propri risultati e scrivete alla lavagna le diverse misurazioni effettuate da ogni squadra.

Discussione sui risultati

• È molto probabile che i gruppi abbiano misure leggermente diverse: discutete con loro il motivo. Spiegate che per ridurre le incertezze sono necessarie ulteriori osservazioni. Si possono vedere le diapositive 23 e 24 per due risultati diversi.
• Discutete con gli studenti la natura dell'esopianeta WASP-10b rispetto agli altri pianeti del nostro Sistema solare (diapositiva 25) e spiegate che WASP-10b è un pianeta gigante.
• L'attività può concludersi con la condivisione di alcuni fatti aggiuntivi su questo pianeta, riportati nelle diapositive successive.
• Anche la diapositiva 28 sottolinea l'importanza dell'uso di piccoli telescopi: questa curva di luce è stata infatti ripresa con un piccolo telescopio, come mostra l'immagine. I piccoli telescopi possono dare un contributo significativo ai telescopi spaziali (questa può essere un'altra lezione/compito).
• Anche la diapositiva 28 sottolinea l'importanza dell'uso di piccoli telescopi: questa curva di luce è stata infatti ripresa con un piccolo telescopio, come mostra l'immagine. I piccoli telescopi possono dare un contributo significativo ai telescopi spaziali (questa può essere un'altra lezione/compito).

Immagine 5: Confronto tra le dimensioni dell'esopianeta WASP-10 b e quelle del pianeta Giove del Sistema Solare, come riportato nell' Open Exoplanet Catalogue (2015-11-14). Crediti: Aldaron.