Transcript

1 Εργαστήριο DSpace Η υπηρεσία D-Space ενσωματώνει πολλά ρομποτικά τηλεσκόπια απρόσκοπτα σε ένα εικονικό παρατηρητήριο και παρέχει τις υπηρεσίες που απαιτούνται για τη λειτουργία αυτής της μονάδας, συμπεριλαμβανομένων μιας υπηρεσίας προγραμματισμού, εργαλείων για το χειρισμό των δεδομένων και την πρόσβαση σε συναφές εκπαιδευτικό υλικό που παρέχεται από τα προγράμματα και τα δίκτυα που ήδη τρέχουν. Επιπλέον, η υπηρεσία DSpace διευκολύνει τη χρήση των ευρυζωνικών διαύλων επικοινωνίας ως μέσο αλληλεπίδρασης και μηχανισμό μεταφοράς δεδομένων μεταξύ των τηλεσκοπίων και των απομακρυσμένων χρηστών σε όλο τον κόσμο. Κατ αυτόν τον τρόπο, διασφαλίζεται η αποτελεσματική και ταχεία ανταπόκριση της υπηρεσίας. Η D-Space είναι ένα κατανεμημένο δίκτυο επιστημονικών κέντρων και ρομποτικών τηλεσκοπίων στα οποία έχουν πρόσβαση μαθητές, εκπαιδευτικοί, ερευνητές και το ευρύ κοινό (π.χ. επισκέπτες επιστημονικών πάρκων) μέσω του διαδικτύου. Σύντομα χαρακτηριστικά του εργαστηρίου: o Επιστημονικό Αντικείμενο: Αστρονομία o Προσφορά από: Η πλατφόρμα αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου «Space Discovery» o Γλώσσα διεπαφής: Αγγλικά o Απαιτείται εγγραφή: ΝΑΙ o Συστήνεται επειδή: Διάθεση παιδαγωγικού υλικού. Οι αστρονόμοι παρέχουν επί τόπου βοήθεια σε προγραμματισμένες ώρες, ενώ στο πακέτο εργαλείων περιλαμβάνονται δύο ενδεικτικές δραστηριότητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην τάξη. o Πρόσθετο λογισμικό που απαιτείται: Δεν είναι απαραίτητο. Ορισμένες εφαρμογές λογισμικού, ωστόσο, συστήνονται για την επεξεργασία των εικόνων (LTImage, ImageJ, SalsaJ) Οδηγοί και υλικό για τους εκπαιδευτικούς: o o o Προσφερόμενο διδακτικό και εκπαιδευτικό υλικό: Διατίθενται δύο καλές πρακτικές: 1) Σεληνιακοί κρατήρες και 2) Ταξινόμηση και Σχηματισμός γαλαξιών Ακαδημαϊκές εκδόσεις για παιδαγωγική χρήση εργαστηρίου: «Ποσοτική Ανάλυση της χρήσης της Πύλης Φυσικών Επιστημών COSMOS» (Σοφοκλής Σωτηρίου, Franz X. Bogner, Γιώργος Νεοφώτιστος) «Μπορεί μια έκλειψη του ηλίου να προκαλέσει ηλιακή διέγερση; Ποσοτικοποιώντας τις κοινωνικές διεγέρσεις που προκαλούνται από επιστημονικά φαινόμενα» Γιώργος Νεοφώτιστος, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Τμήμα Φυσικής, Σοφοκλής Σωτηρίου, Ελληνογερμανική Αγωγή, Ελλάδα). Σημειώσεις: Η πλατφόρμα DSpace θα έχει αναβαθμιστεί πλήρως τους επόμενους μήνες.

2 Σχετικά με Σύντομη περιγραφή: Στόχος της παρακάτω άσκησης είναι να παρουσιάσει την έννοια ποικίλων γαλαξιακών μορφολογιών. Οι μαθητές θα παρατηρήσουν λεπτομερώς τις φωτογραφίες πολλών γαλαξιών και θα επιχειρήσουν να τους ταξινομήσουν βάσει του συστήματος ταξινόμησης του Hubble. Επιπλέον, θα προσπαθήσουν να διερευνήσουν την προέλευση του σχήματος των γαλαξιών που απορρέουν από γαλαξιακές αλληλεπιδράσεις. Συσχέτιση με το αναλυτικό πρόγραμμα: Για την Ελλάδα: - Πρωτοβάθμια εκπαίδευση: 5 η τάξη, Διαθεματικά αντικείμενα, Αστρονομία: Γαλαξίες - Δευτεροβάθμια εκπαίδευση: 2 η τάξη Λυκείου, Εισαγωγή στην αστρονομία και τη διαστημική: Κεφάλαιο 6 Γαλαξίες Διδακτικοί στόχοι: 1. Οι μαθητές να γνωρίσουν τα διαφορετικά σχήματα γαλαξιών. 2. Να γνωρίσουν το σύστημα ταξινόμησης του Hubble. 3. Να εξοικειωθούν με τη διεξαγωγή και μελέτη αστρονομικών παρατηρήσεων. 4. Να γνωρίσουν τις προσομοιώσεις και τον τρόπο που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε επιστημονικό περιβάλλον. Ηλικιακό φάσμα: 9 11, 11 14, Απαιτούμενος χρόνος: 2 διδακτικές ώρες Τεχνικές προϋποθέσεις: 1. Υπολογιστές με σύνδεση στο διαδίκτυο και flash 2. Πλατφόρμα DSpace Λέξεις-κλειδιά: γαλαξίας, ελλειπτικός, σπειροειδής, ακανόνιστος, φακοειδής, Hubble, πιρούνι του Hubble Συγγραφέας(εις): Eleftheria Tsourlidaki Δραστηριότητα: Το απέραντο Σύμπαν Δείτε το ακόλουθο βίντεο: Ταξίδι στο διάστημα και τους γαλαξίες Τι είναι όλες αυτές οι εκπληκτικές δομές που είδατε; Πώς δημιουργήθηκαν; Μπορείτε να μαντέψετε πόσο χρόνο χρειάστηκε για να σχηματιστούν ή πόσο μακριά βρίσκονται;

3 Η έρευνά μας Σε αυτήν την άσκηση θα επικεντρώσουμε την έρευνά μας σε τρία βασικά θέματα: Να μάθουμε πώς ταξινομούνται οι γαλαξίες Να μελετήσουμε φωτογραφίες γαλαξιών τις οποίες θα συλλέξουμε μόνοι μας χρησιμοποιώντας ένα ρομποτικό τηλεσκόπιο. Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις, θα διερευνήσουμε την προέλευση του σχήματος του γαλαξία που θα παρατηρήσουμε με το ρομποτικό τηλεσκόπιο. Προκαταρκτική έρευνα Ας δούμε πόσα γνωρίζουμε μέχρι στιγμής: 1. Πώς παίρνουν σχήμα οι γαλαξίες; 2. Ποια είδη γαλαξιών υπάρχουν και πώς τους ταξινομούμε; 3. Πόσος χρόνος χρειάζεται για τον σχηματισμό ενός γαλαξία; 4. Πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν; 5. Από τι αποτελείται ένας γαλαξίας; 6. Τι ιδιαίτερο έχει το κέντρο των γαλαξιών; Γιατί είναι τόσο λαμπερό;

4 Συναφής θεωρία Οι γαλαξίες είναι τεράστια βαρυτικά συστήματα που αποτελούνται από αέρια, αστέρια, πλανήτες, πάγο και σκόνη. Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία σχημάτων και μεγεθών. Το μέγεθός τους ποικίλλει από γαλαξίες νάνους που περιλαμβάνουν δεκάδες εκατομμύρια (107) αστέρια, μέχρι γίγαντες που περιλαμβάνουν μέχρι και ένα τρισεκατομμύριο αστέρια (1012). Υπάρχουν περισσότεροι από 170 δισεκατομμύρια (1011) γαλαξίες στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Ο γαλαξίας μας, ο «Γαλαξίας Κύκλος» ( «Milky Way» στα Αγγλικά) είναι ένας τυπικός σπειροειδής γαλαξίας. Η διάμετρος του δίσκου του είναι περίπου έτη φωτός και το πάχος του έτη φωτός. Οι περισσότεροι γαλαξίες στην Τοπική μας Ομάδα είναι μικρότεροι από τον Γαλαξία Κύκλο η διάμετρός τους είναι περίπου δέκα φορές μικρότερη. Ελλειπτικοί γαλαξίες Οι ελλειπτικοί γαλαξίες έχουν ελλειψοειδές σχήμα και εκπέμπουν απαλό φως που είναι ουσιαστικά άχρωμο. Το σχήμα των ελλειπτικών γαλαξιών μπορεί να ποικίλλει από σφαιρικό έως πολύ επίπεδο και συνήθως είναι το αποτέλεσμα της σύγκρουσης δύο γαλαξιών. Αναλόγως του μεγέθους τους, περιλαμβάνουν από λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια αστέρια έως περισσότερα από ένα τρισεκατομμύριο. Αυτό το είδος γαλαξιών είναι φτωχό σε αέρια και ως αποτέλεσμα λίγα αστέρια δημιουργούνται εντός αυτών. Οι ελλειπτικοί γαλαξίες δεν είναι το κυρίαρχο είδος γαλαξιών στο σύμπαν, παρότι χονδρικά αποτελούν το 10 15% των γαλαξιών στο τοπικό μας Σύμπαν. Συνήθως βρίσκονται πλησιέστερα στο κέντρο των γαλαξιακών συμπλεγμάτων. Ο ελλειπτικός γαλαξίας NGC 1132 όπως φαίνεται από το Τηλεσκόπιο Hubble Σπειροειδείς γαλαξίες Οι σπειροειδείς γαλαξίες συνίστανται από ένα κεντρικό εξόγκωμα και έναν επίπεδο περιστρεφόμενο δίσκο που περιλαμβάνει αστέρια, αέρια και σκόνη. Καθώς αυτές οι σπειροειδείς δομές είναι πλούσιες σε αέρια και σκόνη, είναι πολύ ενεργές περιοχές ως προς

5 τη δημιουργία αστεριών. Οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι πολύ πιο απομονωμένοι από τους ελλειπτικούς, καθώς συνήθως δεν εμφανίζονται σε συμπλέγματα. Ο σπειροειδής γαλαξίας M74 όπως φαίνεται από το Τηλεσκόπιο Hubble. Ραβδωτοί σπειροειδείς γαλαξίες Πολλοί σπειροειδείς γαλαξίες, περίπου τα δύο τρίτα αυτών, χαρακτηρίζονται από μια κεντρική ραβδωτή δομή που αποτελείται από αστέρια και επηρεάζει την κίνηση τόσο των αστεριών όσο και των αερίων. Ο σχηματισμός αυτής της δομής πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα ενός κύματος πυκνότητας που εκπέμπεται από το κέντρο του γαλαξία και πιστεύεται ότι είναι προσωρινό φαινόμενο στη ζωή των σπειροειδών γαλαξιών. Οι ράβδοι φθείρονται και βαθμιαία μετατρέπουν τον γαλαξία σε έναν συνηθισμένο σπειροειδή γαλαξία. Ο ραβδωτός σπειροειδής γαλαξίας NGC 1300 Φακοειδείς γαλαξίες Οι φακοειδείς γαλαξίες είναι μια άλλη κατηγορία γαλαξιών, μεταξύ των ελλειπτικών και σπειροειδών γαλαξιών. Η μορφολογία τους παρουσιάζει έναν δίσκο όπως αυτόν στους σπειροειδείς γαλαξίες, αλλά έχουν χρησιμοποιήσει όλη τους τη σκόνη και έτσι λίγα αστέρια σχηματίζονται εντός αυτών, όπως και στην περίπτωση των ελλειπτικών γαλαξιών.

6 Ο φακοειδής γαλαξίας NGC 5866 Ακανόνιστοι γαλαξίες Οι ακανόνιστοι γαλαξίες δεν έχουν συγκεκριμένο σχήμα και αποτελούν το ένα τέταρτο περίπου όλων των γαλαξιών. Τα σχήματά τους είναι το αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεων μεταξύ γαλαξιών και πιστεύεται πως μοιάζουν πολύ με τους πρώτους γαλαξίες που γέμισαν το Σύμπαν μας. Γι αυτό το λόγο θεωρούνται πολύ σημαντικοί, καθώς μπορεί να βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν τη συνολική εξέλιξη των γαλαξιών. Ο ακανόνιστος γαλαξίας NGC 1427 Το σύστημα Ταξινόμησης του Hubble Το πιο δημοφιλές μορφολογικό σύστημα ταξινόμησης γαλαξιών αναπτύχθηκε από τον Edwin Hubble το Λόγω του σχήματός του, είναι επίσης γνωστό ως το «πιρούνι του Hubble» (Hubble Tuning Fork). Βάσει της οπτικής τους εμφάνισης, ο Hubble διέκρινε τους γαλαξίες στις βασικές τους κατηγορίες: Ελλειπτικοί, Σπειροειδείς και Φακοειδείς γαλαξίες.

7 Το διάγραμμα ταξινόμησης γαλαξιών βάσει μορφολογίας του Hubble Οι ελλειπτικοί γαλαξίες δηλώνονται με το γράμμα E που ακολουθείται από έναν αριθμό που φανερώνει τον βαθμό ελλειπτικότητάς τους. Οι γαλαξίες «ΕΟ» είναι σχεδόν κυκλικοί, ενώ οι πιο επίπεδοι γαλαξίες με ελλειπτικότητα e=0.7 είναι γαλαξίες «Ε7». Οι φακοειδείς γαλαξίες των οποίων το σχήμα βρίσκεται ανάμεσα σε ελλειπτικό και σπειροειδές δηλώνονται ως S0. Η ταξινόμηση των ελλειπτικών γαλαξιών. Οι σπειροειδείς γαλαξίες παίρνουν το γράμμα S και προσδιορίζονται περαιτέρω με τα γράμματα a, b ή c. Οι γαλαξίες «Sa» έχουν πολύ σφιχτούς βραχίονες και φωτεινό κεντρικό εξόγκωμα. Οι γαλαξίες «Sb» έχουν λιγότερο σφιχτούς βραχίονες και πιο αμυδρό κεντρικό εξόγκωμα, ενώ οι γαλαξίες «Sc» έχουν χαλαρούς βραχίονες και το κεντρικό τους εξόγκωμα είναι μικρότερο και πιο αμυδρό. Η ταξινόμηση των σπειροειδών γαλαξιών.

8 Οι ραβδωτοί σπειροειδείς γαλαξίες κατηγοριοποιούνται με τον ίδιο τρόπο όπως οι μη ραβδωτοί σπειροειδείς γαλαξίες. Οι «SBa» γαλαξίες έχουν σφιχτούς βραχίονες και πιο αχνό κεντρικό εξόγκωμα. Οι «SBc» γαλαξίες έχουν πολύ χαλαρούς βραχίονες και αχνό κεντρικό εξόγκωμα. Η ταξινόμηση των ραβδωτών γαλαξιών. Ταξινόμηση γαλαξιών Διερεύνηση της ταξινόμησης γαλαξιών: μέρος 1 Μελετήστε τις φωτογραφίες των γαλαξιών στον φάκελο «Galaxy images» (Φωτογραφίες γαλαξιών) και συζητήστε τη μορφολογία τους. - Βρείτε ποιοι γαλαξίες έχουν παρόμοιο σχήμα και ομαδοποιήστε τους. - Για κάθε ομάδα γαλαξία που έχετε δημιουργήσει, μελετήστε τώρα τις φωτογραφίες πιο προσεχτικά και δείτε αν υπάρχουν μορφολογικές διαφορές μεταξύ των γαλαξιών οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε υποκατηγορίες. Βάσει των παρατηρήσεων και συμπερασμάτων σας, σχεδιάστε το δικό σας σύστημα ταξινόμησης. Κατηγοριοποιήστε κάθε γαλαξία του φακέλου βάσει του συστήματος ταξινόμησής σας. Προκειμένου να παρουσιάσετε την ταξινόμησή σας, μπορείτε είτε να δημιουργήσετε έναν πίνακα ή μια ζωγραφιά. Ανεβάστε το αρχείο με την ταξινόμησή σας στον φάκελο της ομάδας σας. Περιγράψτε στο κουτί «αναφορά της τάξης» (class report) που βρίσκεται παρακάτω πώς η ομάδα σας επινόησε το σύστημα ταξινόμησης που δημιουργήσατε. Διερεύνηση της ταξινόμησης γαλαξιών: μέρος 2 Ψάξτε στο διαδίκτυο και βρείτε πώς οι αστρονόμοι ταξινομούν τους γαλαξίες. Γράψτε ένα μικρό κείμενο, συγκρίνοντας το δικό σας σύστημα ταξινόμησης γαλαξιών με εκείνο που βρήκατε κατά την αναζήτησή σας. Οι απαντήσεις στις παρακάτω ερωτήσεις θα σας βοηθήσουν να γράψετε την αναφορά σας πιο αποτελεσματικά. - Είναι παρόμοια τα δύο συστήματα; Ποιες διαφορές υπάρχουν; - Ποιους παράγοντες δεν λάβατε υπόψη; - Έχετε ενστάσεις ως προς το σύστημα που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι;

9 Διερεύνηση της ταξινόμησης γαλαξιών: μέρος 3 Τώρα θα προσπαθήσετε να ταξινομήσετε γαλαξίες βάσει του συστήματος ταξινόμησης του Hubble. Ανοίξτε τον φάκελο «Students Record.xls» (αναφορές μαθητών). Για κάθε γαλαξία, πατήστε στο αντίστοιχο URL για να δείτε τη φωτογραφία από κοντά και αποφασίστε σε ποια κατηγορία πιστεύετε ότι εμπίπτει. Καταγράψτε τη γνώμη κάθε συμμαθητή στην ομάδα σας για την ταξινόμηση κάθε γαλαξία στο αρχείο excel «Students Record.xls». Αφού ολοκληρώσετε για κάθε γαλαξία, γράψτε το όνομά του στο αντίστοιχο κουτί του «Tuning fork Worksheet» (Φύλλο εργασίας για το πιρούνι του Hubble») σύμφωνα με την τελική απόφαση της ομάδας. Ώρα για παρατήρηση! Τώρα θα παρατηρήσουμε έναν γαλαξία χρησιμοποιώντας ρομποτικό τηλεσκόπιο. Επιλέξτε έναν από τους ακόλουθους γαλαξίες για να παρατηρήσετε τους: M51 και τον σύντροφό του, NGC 5195 Συντεταγμένες: 13:29:53.16, 47:11: Φίλτρο: Χρώμα Έκθεση: 180 s NGC 4038 Η Κεραία Συντεταγμένες: 12:01:52.68, -18:51:54.00 Φίλτρο: Χρώμα Έκθεση: 180 s Μπείτε στην πλατφόρμα DSpace ( και ακολουθήστε τις οδηγίες προκειμένου να κάνετε την παρατήρησή σας. Θα χρησιμοποιήσουμε ένα από τα ρομποτικά τηλεσκόπια του προγράμματος «Faulkes Telescopes project», για την παρατήρησή μας. 1. Κάντε Log in στην ιστοσελίδα «Discovery Space», επιλέξτε «Go observing» και μετά «Submit your scheduled requests». 2. Πατήστε στην έναρξη και ακολουθήστε τα 4 βήματα προκειμένου να ζητήσετε την παρατήρησή σας: I. Επιλέξτε το τηλεσκόπιο Faulkes II. Πατήστε «+» προκειμένου να δείτε τον κατάλογο. Επιλέξτε έναν από τους δύο γαλαξίες από τον κατάλογο αντικειμένων. III. Ελέγξτε τον καιρό στην τοποθεσία του τηλεσκοπίου. IV. Εισάγετε ένα όνομα για την παρατήρησή σας και το απαιτούμενα στοιχεία στα αντίστοιχα κουτιά.

10 Αφού ολοκληρωθεί η παρατήρηση, ανεβάστε τη φωτογραφία που ανακτήσατε στον φάκελο «Observations» (Παρατηρήσεις). - Ποια είδη γαλαξιών απεικονίζονται στην παρατήρησή σας; - Αυτοί οι γαλαξίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους; Πώς; - Πώς μπορούμε να μάθουμε τι τους συνέβη; Κρατήστε όποιες σημειώσεις θέλετε στο κουτί «Class report». Αναπαράγοντας γαλαξιακές εικόνες Τώρα θα διερευνήσουμε το σχήμα των γαλαξιών που παρατηρήσαμε. - Πώς δημιουργήθηκε το σχήμα τους; - Πόσο χρειάστηκε για να δημιουργηθούν; - Τι θα συμβεί στο μέλλον; Θα διερευνήσουμε την προέλευση αυτών των δύο γαλαξιών και θα απαντήσουμε τις παραπάνω ερωτήσεις με τη χρήση προσομοίωσης. Όπως ακριβώς και οι αστρονόμοι, θα προσπαθήσουμε να αναπαράγουμε την παρατηρούμενη εικόνα με τη χρήση προσομοίωσης, προκειμένου να κατανοήσουμε τη διαδικασία πίσω από το σχήμα του αντικειμένου που παρατηρούμε. Πριν ξεκινήσετε την έρευνά σας, ρίξτε μια ματιά στις επιλογές της προσομοίωσης και μάθετε τι κάνει καθεμιά. Παράμετροι της προσομοίωσης: - Κόκκινη/Πράσινη γωνία θήτα: Αλλάξτε την κλίση του γαλαξία. - Κόκκινη/Πράσινη γωνία φι: Περιστρέψτε το γαλαξία επίπεδο που είναι κάθετο (90%) στον άξονα περιστροφής. - Περιγαλακτικό (peri) [kpc]: απόσταση απομάκρυνσης σε κιλοπαρσέκ. - Μάζα κόκκινου γαλαξία: Ρυθμίστε τη μάζα του κόκκινου γαλαξία στο πλαίσιο της πράσινης γαλαξιακής μάζας. - Τριβή: Επιτρέψτε τη δυναμική τριβή. - Μεγάλη άλως: Μεγαλώστε την άλω της σκοτεινής ύλης. - Μπορείτε να περιστρέψετε την εικόνα κάνοντας κλικ πάνω της και σύροντάς την στο τμήμα θέασης. - Μπορείτε να ζουμάρετε κρατώντας πατημένο το SHIFT και σύροντας.

11 Τώρα μπορείτε να συνεχίσετε την έρευνά σας: 1. Ανοίξτε την προσομοίωση «Galaxy Crash» (Σύγκρουση γαλαξιών) 2. Κοιτάξτε τον γαλαξία στην εικόνα που λάβατε από το τηλεσκόπιο και προσπαθήστε να αναδημιουργήσετε το σχήμα του με τη χρήση του προσομοιωτή. Προκειμένου να το καταφέρετε, αλλάξτε τις παραμέτρους στον πίνακα και διεξάγετε αρκετές προσομοιώσεις, έως ότου πετύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα. 3. Όταν το σχήμα του γαλαξία στην εικόνα μοιάζει με το σχήμα στην προσομοίωση σταματήστε την προσομοίωση και κάντε μια εκτύπωση οθόνης (print-screen). Ανεβάστε την εκτύπωση οθόνης στον φάκελο της ομάδας σας. Αν χρειάζεται, πριν κάνετε την εκτύπωση οθόνης, περιστρέψτε και μεγαλώστε την εικόνα της προσομοίωσης, προκειμένου να φτιάξετε ένα πιο ακριβές αντίστοιχο της πραγματικής εικόνας.

12 Χρήσιμες συμβουλές: - Πιστεύεται ότι ο NGC 5195 έχει μια μάζα περίπου 30-50% της μάζας του M51. Σε πρόσφατες προσομοιώσεις αυτών των δύο γαλαξιών, οι αστρονόμοι μεταξύ άλλων παραμέτρων τροποποίησαν τη γωνία κλίσης (θήτα) του M51 μεταξύ μοιρών, και του NGC 5195 μεταξύ μοιρών. - Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο NGC 4038 είναι το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης δύο σπειροειδών γαλαξιών παρόμοιας μάζας. Σε πρόσφατες προσομοιώσεις αυτής της γαλαξιακής αλληλεπίδρασης, οι αστρονόμοι ρυθμίζουν την κλίση και των δύο γαλαξιών στις 60 μοίρες ως προς το τροχιακό επίπεδο (δηλ. θήτα = 60 μοίρες). - Προσπαθήστε να μην αλλάζετε πάρα πολλές παραμέτρους κάθε φορά. Δείτε πρώτα πώς κάθε παράμετρος ξεχωριστά επηρεάζει τους προσομοιωμένους γαλαξίες. - Θυμηθείτε ότι βλέπουμε τις παραπάνω παρατηρούμενες αλληλεπιδράσεις μόνο από μία γωνία θέασης, γι αυτό κάντε κλικ και σύρετε αυτό που βλέπετε στην προσομοίωση για να δείτε τις αλληλεπιδράσεις από διαφορετικές γωνίες, ώστε να διαπιστώσετε ποια αντιστοιχεί ακριβέστερα στην εικόνα που παρατηρήσαμε μέσω τηλεσκόπιου. - Όσο μικρότερη η τιμή του περιγαλακτικού (peri), τόσο πιο ισχυρή η παλιρροιακή αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο γαλαξιών, αλλά και τόσο ταχύτερη η αλληλεπίδραση. Μπορεί λοιπόν να μην σχηματιστούν μακριές παλιρροιακές ουρές. - Όσο μεγαλύτερη η τιμή του περιγαλακτικού, τόσο βραδύτερες οι αλληλεπιδράσεις, αλλά ασθενέστερη η παλιρροιακή αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο γαλαξιών, οπότε και πάλι μπορεί να μην σχηματιστούν μακριές παλιρροιακές ουρές! Εξήγηση βάσει ενδείξεων Βάσει της προσομοίωσης που χρησιμοποιήσατε, απαντήστε τις παρακάτω ερωτήσεις, προκειμένου να παραγάγετε μια μικρή ερευνητική αναφορά για την προέλευση της φωτογραφίας υπό παρατήρηση. 1. Πόσο καλή είναι η συμφωνία για την ταξινόμηση κάθε γαλαξία; Υπάρχουν κάποιοι γαλαξίες για τους οποίους να διίστανται περισσότερο οι απόψεις από ό,τι για άλλους; 2. Σε ποια κατηγορία ανήκει ο γαλαξίας που παρατηρήσατε; Ποια τα σχόλιά σας αναφορικά με τη μορφολογία του γαλαξία; 3. Εξηγήστε ποιες παραμέτρους χρησιμοποιήσατε για το καλύτερο μοντέλο σας στις προσομοιώσεις που διεξήγατε. 4. Πόσο χρόνο χρειάστηκε αυτή η αλληλεπίδραση για να φτάσει στο παρατηρούμενο στάδιο; 5. Βάσει της προσομοίωσης, περιγράψτε πώς σχηματίστηκε το τρέχον σχήμα του γαλαξία. 6. Βάσει της προσομοίωσης, τι πιστεύετε ότι θα συμβεί σε αυτούς τους γαλαξίες στο μέλλον;

13 7. Τι συμβαίνει στις σχετικές ταχύτητες των γαλαξιών, καθώς φτάνουν το σημείο της πλησιέστερης προσέγγισής τους (περιγαλακτικό ή peri εν συντομία); Ανεβάστε την αναφορά σας στον φάκελο της τάξης σας. Συνολική συζήτηση Ποια η γνώμη σας για την ταξινόμηση γαλαξιών του Hubble; Πιστεύετε ότι θα έπρεπε να υπήρχαν άλλα σκέλη στο σύστημα ταξινόμησής του; Γνωρίζετε άλλα συστήματα ταξινόμησης; Γνωρίζετε το «de Vaucouleurs»; Συγκρίνετε τις παραμέτρους που χρησιμοποιήσατε με εκείνες που χρησιμοποίησαν άλλες ομάδες, προκειμένου να παράγουν εικόνες των γαλαξιών. Χρησιμοποιήσατε λίγο-πολύ τις ίδιες παραμέτρους; Αν όχι, συζητήστε τα διάφορα σενάρια αναφορικά με το σχηματισμό των γαλαξιών υπό διερεύνηση. - Αντιμετωπίσατε κάποιες δυσκολίες, όταν ταξινομήσατε τους γαλαξίες από τις φωτογραφίες που είχατε στη διάθεσή σας; - Μπορούν όλοι οι γαλαξίες να ταξινομηθούν ξεκάθαρα χρησιμοποιώντας το σύστημα ταξινόμησης του Hubble; - Υπάρχει ανάγκη για ένα πιο λεπτομερές σύστημα ταξινόμησης; - Με ποιον τρόπο θα μπορούσε να βελτιωθεί το σύστημα ταξινόμησης; Επιπλέον, συζητήστε τα διαφορετικά σχήματα των γαλαξιών. Μπορείτε να εστιάσετε στα παρακάτω ζητήματα: - Ποιες παράμετροι εμπλέκονται στον σχηματισμό των γαλαξιών; - Γιατί οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι πιο ενεργοί όσον αφορά στον σχηματισμό αστεριών; - Πόσο χρόνο χρειάζεται ο σχηματισμός ενός γαλαξία; - Τι είδους γαλαξίας είναι ο «Γαλαξίας Κύκλος» ( Milky Way); Εξ αποστάσεως/ Εικονικό Εργαστήριο Η D-Space υπηρεσία ενσωματώνει απρόσκοπτα πολλά ρομποτικά τηλεσκόπια σε ένα εικονικό παρατηρητήριο και παρέχει τις υπηρεσίες που απαιτούνται για τη λειτουργία αυτής της μονάδας, συμπεριλαμβανομένων μιας υπηρεσίας προγραμματισμού, εργαλείων για το χειρισμό των δεδομένων και της πρόσβαση σε συναφές εκπαιδευτικό υλικό που παρέχεται από τα υφιστάμενα προγράμματα και δίκτυα που τρέχουν. Επιπλέον, η υπηρεσία DSpace διευκολύνει τη χρήση των ευρυζωνικών διαύλων επικοινωνίας ως μέσο αλληλεπίδρασης και μηχανισμό μεταφοράς δεδομένων μεταξύ των τηλεσκοπίων και των απομακρυσμένων χρηστών σε όλο τον κόσμο. Κατ αυτόν τον τρόπο διασφαλίζεται η αποτελεσματική και ταχεία ανταπόκριση της υπηρεσίας. Η D-Space είναι ένα κατανεμημένο δίκτυο των επιστημονικών κέντρων και ρομποτικών τηλεσκοπίων στο οποίο έχουν πρόσβαση μαθητές, εκπαιδευτικοί, ερευνητές και το ευρύ κοινό (π.χ. επισκέπτες επιστημονικών πάρκων) μέσω του διαδικτύου.

14 Σχετικές πληροφορίες Ο M51 και ο σύντροφός του, NGC 5195 Σχήμα 1. Στιγμιότυπο της προσομοίωσης για τον γαλαξία Μ51 τη στιγμή που η προσομοίωση αντιστοιχεί απόλυτα στην πραγματική εικόνα. Σχήμα 2. Προσαρμογή της προηγούμενης εικόνας. Προκειμένου να παραχθεί αυτή, η αρχική εικόνα περιστράφηκε και μεγεθύνθηκε. Σχήμα 3. Η πραγματική εικόνα του M51

15 Κατά τη διάρκεια μιας προσομοίωσης, η εικόνα του γαλαξία μπορεί να μην φαίνεται πανομοιότυπη με την πραγματική. Προκειμένου να παραχθεί μια εικόνα πλησιέστερη στην αρχική, οι μαθητές πρέπει να κάνουν ζουμ και να περιστρέψουν την εικόνα. NGC 4038 Η Κεραία Σχήμα 15. Στιγμιότυπο της προσομοίωσης για τον γαλαξία NGC 4038 τη στιγμή που η προσομοίωση αντιστοιχεί απόλυτα στην πραγματική εικόνα. Σχήμα 16. Προσαρμογή της προηγούμενης εικόνας. Προκειμένου να παραχθεί αυτή, η αρχική εικόνα περιστράφηκε και μεγεθύνθηκε. Σχήμα 17. Η πραγματική εικόνα του NGC 4038

16 Κατά τη διάρκεια μιας προσομοίωσης, η εικόνα του γαλαξία μπορεί να μην φαίνεται πανομοιότυπη με την πραγματική. Προκειμένου να παραχθεί μια εικόνα πλησιέστερη στην αρχική, οι μαθητές πρέπει να κάνουν ζουμ και να περιστρέψουν την εικόνα. Ταξινόμηση και δημιουργία γαλαξιών Χρήσιμες συμβουλές: Πιστεύεται ότι ο NGC 5195 διαθέτει κατά 30-50% τη μάζα του M51. Σε πρόσφατες προσομοιώσεις και για τους δύο γαλαξίες, οι επιστήμονες τροποποίησαν την κλίση (θήτα) του M51 μεταξύ 10 και 30 μοίρες και για τον NGC 5195, μεταξύ 25 και 50 μοίρες. Οι τιμές αυτές είναι ένα καλό ξεκίνημα για τις προσομοιώσεις σας. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο NGC 4038 είναι το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης μεταξύ δύο σπειροειδών γαλαξιών με παρόμοιες μάζες. Σε πρόσφατες προσομοιώσεις αλληλεπίδρασης αυτών των γαλαξιών, οι αστροφυσικοί ρύθμισαν την κλίση και των δύο γαλαξιών στις 60 μοίρες ως προς το τροχιακό επίπεδο (θήτα = 60 μοίρες). Προσπαθήστε να μην αλλάζετε πολλές παραμέτρους ταυτόχρονα. Πρώτα ελέγξτε την επίδραση που έχει κάθε παράμετρος ξεχωριστά στην εξέλιξη της προσομοίωσης. Μην ξεχνάτε ότι μπορείτε να δείτε την προσομοίωση από διαφορετικές γωνίες, κινώντας το ποντίκι πάνω στο παράθυρο της προσομοίωσης, ενώ κρατάτε πατημένο το αριστερό πλήκτρο. Βρείτε ποια γωνία ταιριάζει καλύτερα με την εικόνα που προσπαθείτε να πετύχετε. Όσο μικρότερη η τιμή του περιγαλακτικού (peri), τόσο ισχυρότερη και ταχύτερη η αλληλεπίδραση μεταξύ των γαλαξιών, με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η δημιουργία ουρών. Όσο μεγαλύτερη η τιμή του περιγαλακτικού (peri), τόσο βραδύτερη και ασθενέστερη η αλληλεπίδραση μεταξύ των γαλαξιών, με αποτέλεσμα και πάλι να μην είναι πιθανώς δυνατή η δημιουργία ουρών. Κρατήστε λεπτομερείς σημειώσεις για κάθε αλλαγή που πραγματοποιήσατε. ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ ΑΠΟ ΤΟ SCIENTIX (