Una stella in una scatola

Benvenuto! Ora sei l’orgoglioso proprietario della Stella in una scatola. Dentro la scatola potrai animare i diversi stadi della vita di una stella e vedere in che modo la sua luminosità, le sue dimensioni e la sua massa cambiano nel tempo. Non appena solleverai il coperchio ti basterà cliccare sul bottone play per cominciare.

Inizia così una bella attività interattiva sul ciclo evolutivo delle stelle: Star In A Box.

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Si tratta di una applicazione che consente di animare stelle con masse diverse per osservarne i cambiamenti nel tempo. Alcune stelle, infatti, hanno una “vita spericolata” e vivono a tutta velocità, mentre altre  cambiano molto poco in miliardi di anni. L’applicazione permette di visualizzare i cambiamenti di massa, dimensioni, luminosità e temperatura superficiale per tutti gli stadi che la stella attraverserà nel corso della sua vita.

Questa attività può essere utilizzata in due modi diversi.

Se avete già spiegato il diagramma H-R e il ciclo evolutivo delle stelle potreste assegnarla per casa come  rinforzo alla spiegazione in modo da assicurarvi che i ragazzi abbiano compreso veramente, oppure (scelta preferita e preferibile) si potrebbe fare PRIMA della spiegazione trasformandola, così, in una attività di esplorazione con dati indiretti (in altre parole…IBSE). Nel secondo caso, a mio avviso, è davvero importante fare l’attività in classe in modo che  i ragazzi siano costretti a riflettere senza cercare soluzioni rapide ai quesiti che potremo porre.

Ma vediamo come funziona.

Step 1

Per prima cosa si deve aprire il coperchio della scatola (open the lid).

La schermata si apre su un diagramma di Hertzsprung-Russell in cui la posizione di una stella viene definita in base a luminosità (espressa in unità solari, ossia attribuendo il valore 1 a quella del Sole) e temperatura superficiale (in Kelvin).

Sul lato destro della schermata si trova un pannello con informazioni che permetteranno il confronto tra il Sole e la stella scelta (dimensioni, temperatura superficiale, luminosità e massa).

open the lid

Step 2 – Il ciclo evolutivo del Sole 

Cliccando sul pulsante play (il triangolo in basso a destra)  si potranno vedere le varie fasi che la stella attraverserà nel corso della sua vita.  Se non impostata diversamente, la prima stella che i ragazzi si troveranno davanti avrà massa uguale a 1, quindi si tratterà del Sole.

Una volta terminata l’animazione, si clicca sul pulsante Data Table (in alto a destra) e si potranno così analizzare i valori di raggio, luminosità, temperatura e durata in milioni di anni degli stadi principali del ciclo evolutivo della stella (rispetto al Sole).

Step 2

A questo punto si possono sollecitare i ragazzi con alcune domande per stimolare la riflessione. Ad esempio:

  1. indica il nome dei tre stadi evolutivi della stella (o del Sole);
  2. usando i dati a tua disposizione descrivi i cambiamenti a cui andrà incontro la stella (o il Sole) durante la sua esistenza utilizzando i termini aumenta, diminuisce  o resta lo stesso, per ciascuna quantità presente nella tabella dati, indicando non solo i valori che cambiano ma anche come cambiano (come nella tabella sotto riportata).
  3. In che fase della sua vita la stella (o il Sole) avrà luminosità maggiore?
  4. Quando la stella (o il Sole) avrà temperatura superficiale maggiore?
  5. In quale stadio del suo ciclo evolutivo trascorrerà la maggior parte del tempo?
  6. In quale stadio del suo ciclo vitale andrà in contro a cambiamenti maggiori? Argomenta la risposta basandoti sui dati a tua disposizione.
  7. Quale tipo di stella diventerà al termine della sua esistenza?
  8. Per quanto vivrà?

 

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Una volta terminata la riflessione, si torna alla schermata principale e si clicca sul pulsante a forma di lampadina (in basso a destra).

Nel riquadro a destra apparirà una scala di luminosità. Cliccando nuovamente su play si potrà osservare come cambia la luminosità durante la vita della stella. Anche in questo caso si potranno sollecitare i ragazzi con alcune domande:

  • in quale stadio del suo ciclo evolutivo la stella (o il Sole) avrà luminosità maggiore?
  • Quanti anni avrà in quel momento?

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Si clicca, quindi, sul pulsante a forma di termometro.

Cliccando nuovamente play si potrà osservare come cambia la temperatura superficiale della stella al passare del tempo:

  • in quale stadio del suo ciclo evolutivo la stella (o il Sole) avrà la temperatura superficiale maggiore?
  • Qual è questo valore (in K)?

 

temperatura

 

Infine, si clicca sul pulsante con l’orologio e si potrà vedere il tempo che la stella passa nelle diverse fasi:

  • in quale stadio del suo ciclo evolutivo la stella (o il Sole) passerà la maggior parte del tempo?
  • Quanto vivrà in tutto?
 orologio

 

Step 3

Utilizzando la funzione “massa della stella” si potrà, poi, esplorare l’evoluzione di stelle con masse diverse. Cliccando ancora una volta sul pulsante play si potrà vedere l’evoluzione della nuova stella selezionata. Si ripete l’operazione più volte variando la massa delle stelle e, utilizzando il diagramma H-R si sollecita i ragazzi con alcune domande:

  • le stelle con la massa minore in che punto della sequenza principale si trovano?
  • Le stelle con la massa maggiore in che punto della sequenza principale si trovano?
  • Indica il nome dei tre possibili destini finali della vita di una stella che dipendono dalla sua massa iniziale.

 

Step 4

Infine, si chiede di ripetere le stesse operazioni per raccogliere dati su stelle con masse diverse inserendoli nella tabella sotto riportata:

tabella 2

 

Step 5

Si passa al confronto delle temperature:

  • che massa ha la stella con la temperatura maggiore?
  • in quale fase del suo ciclo evolutivo raggiunge questa temperatura?

Si confrontano le luminosità:

  • la stella più luminosa che massa ha?
  • la stella più luminosa ha la stessa massa della stella più calda?

Per concludere:

Sulla base dei dati analizzati, qual è la relazione tra temperatura, luminosità, massa e durata della vita per le stelle di sequenza principale?

Questa relazione vale anche per le stelle che si trovano al di fuori della sequenza principale?

E voi? Come utilizzereste questa applicazione? Quali altre domande potrebbero stimolare la riflessione dei ragazzi? Che ne pensate?

 

Per saperne di più:

Altre idee sul diagramma H-R:

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