Insegnare l'astronomia

Ozobot Evo: la robotica educativa per gli esopianeti

Tra le linee di ricerca portate avanti dall’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo lo studio dei pianeti extrasolari è tra quelle che negli ultimi anni ha riscosso maggiori successi, grazie all’uso di nuove tecniche di osservazione e strumenti sempre più sofisticati. L’Osservatorio sta dando un importante contributo alla missione Ariel che si occuperà di caratterizzare le atmosfere planetarie e che partirà nel 2028.
I metodi fisici più comunemente utilizzati per scoprire gli esopianeti sono il metodo dei transiti e il metodo della velocità radiale. Il primo misura la luminosità di una stella con pianeti; quando un pianeta transita davanti alla sua stella, la curva di luce stellare (la luminosità in funzione del tempo) mostrerà delle periodiche diminuzioni quasi impercettibili ma rivelabili dai telescopi moderni. Questo metodo permette anche di stimare le dimensioni del pianeta rispetto alla stella e la geometria dell’orbita.
Il secondo metodo si serve dell’effetto Doppler: la posizione delle stelle oscilla durante l’orbita dei suoi pianeti a causa dell’attrazione gravitazionale. Queste oscillazioni sono rilevabili grazie all’effetto Doppler e sono influenzate dalla massa del pianeta rispetto la stella; la variazione di lunghezza d’onda delle righe dello spettro stellare comporta variazioni di colore: verso il rosso quando la stella si allontana rispetto a noi, verso il blu quando la stella si avvicina.
Come spiegare tutto ciò ai ragazzi durante i laboratori di didattica, in una maniera intuitiva e coinvolgente?
Un approccio ludico per avvicinare gli studenti alle tecniche utilizzate per la ricerca di pianeti fuori dal nostro Sistema Solare è sicuramente quello della robotica educativa e della programmazione; la robotica è uno strumento straordinario per motivare all’apprendimento e facilitare lo studio delle materie STEM.
In particolare, Ozobot Evo è un robot in grado di muoversi e reagire su superfici fisiche e digitali, seguendo percorsi colorati, e può essere gestito con materiali di uso comune nelle classi o nei laboratori divulgativi, come la carta e i pennarelli colorati. Questo piccolo robot è dotato di sensori ottici e luminosi, che lo rendono capace di riconoscere i colori, e di un doppio motore che gli consente di seguire le linee tracciate. Grande appena 2,5 cm, ha già quasi 1000 comandi pre-settati e attraverso combinazioni di colori (come il nero, il rosso, il verde e blu) si muove, si illumina e produce suoni.
Può essere programmato con la sua app da tablet o attraverso la piattaforma OzoBlockly, un ambiente per la programmazione a blocchi molto simile a Scratch.
L’INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, per spiegare la fisica che sta dietro alla ricerca degli esopianeti in maniera semplice e divertente, ha sviluppato dei metodi interattivi sfruttando le potenzialità comunicative dei piccoli robot che diventano due pianeti fuori dal nostro sistema solare in orbita intorno a una stella. Con i pennarelli messi a disposizione dal kit di Ozobot Evo vengono tracciate le orbite e con il supporto di una torcia vengono simulate le variazioni di luce rilevate dai ricercatori durante l’applicazione del metodo dei transiti.

Simulazione del passaggio del pianeta davanti alla stella, spiegato nel metodo dei transiti

Il cambiamento di colore, grazie ai pennarelli e all’estetica di Ozobot Evo, permette di approfondire anche il secondo metodo di ricerca simulando lo spostamento delle righe spettrali della stella come conseguenza della mutua attrazione gravitazionale del pianeta e della stella. Ozobot Evo simula i cambiamenti spettrali della stella che passano dalla linea rossa a quella blu e viceversa, ogni volta che si avvicina o allontana dal punto dell’osservatore.

Simulazione del metodo della velocità radiale

Il programma di Ozobot Evo si avvale anche di una community che consente di condividere le proprie idee e i propri progetti con altri programmatori per la didattica e la divulgazione sparsi per tutto il mondo e scambiarsi così utili consigli di approfondimento e idee.
L’utilizzo di Ozobot Evo permette agli studenti di diventare dei produttori attivi di tecnologia, innovazione e conoscenza e di sviluppare un pensiero critico e analitico.

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Scritto da

Laura Leonardi Laura Leonardi

Ricercatore presso INAF Osservatorio Astronomico di Palermo nell'ambito dello sviluppo di tecnologie innovative per la diffusione della cultura scientifica.

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