Course Syllabus
Obiettivi
Fornire i contenuti fondamentali e di base e le competenze specifiche per pianificare e condurre un'investigazione scientifica in astrofisica usando dati osservativi di archivio e modelli teorici.
Contenuti sintetici
Breve introduzione sui meccanismi fondamentali che regolano la formazione ed evoluzione di galassie, come formulare una domanda scientifica, come pianificare e condurre un esperimento scientifico in astrofisica basato su osservazioni di archivio, tecniche di esplorazione e analisi di dati osservativi e modelli teorici, come presentare risultati in una relazione scientifica.
Programma esteso
Formazione e evoluzione di galassie: formazione di aloni di materia oscura, raffreddamento del gas, accrescimento di gas e formazione di stelle, processi di feedback
Formulare una domanda scientifica: come porre una domanda scientifica valida e di interesse all'interno di teorie correnti, modificare e raffinare la domanda scientifica in base ai dati disponibili
Strutturare e condurre un esperimento: testare ipotesi e progettare un esperimento ideale per rispondere alla domanda scientifica di interesse
Analisi e esplorazione di dati: come analizzare e gestire grandi moli di dati, come misurare un fenomeno e modellizzare un processo, come elaborare dati per derivare quantità derivate
Come scrivere un report: struttura e composizione di un report scientifico di successo
Esperienza di laboratorio: mini progetti di ricerca usando dati osservativi e teorici di archivio
Prerequisiti
Laurea in fisica.
Studenti particolarmente interessati a comprendere in dettaglio come si ottengono dati astrofisici sono incoraggiati a seguire il modulo "Laboratory of data acquisition" offerto nel primo semestre.
Studenti particolarmente interessati ad approfondire i concetti di formazione ed evoluzione delle galassie possono considerare anche il modulo "Cosmic Structure Formation".
Modalità didattica
Workshops su elementi di formazione e evoluzione delle galassie, come formulare una domanda scientifica, organizzare un'esperimento, scrivere un report scientifico. Attività di laboratorio per completare lo studio e l'analisi di dati di archivio. Le attività, basate sull'indagine (inquiry-based-learning), sono guidate dagli studenti e facilitate dai docenti del corso. In queste attività gli studenti potranno scegliere il loro proprio percorso di indagine scientifica, sviluppare il materiale necessario per l'indagine, ed infine condividere le proprie esperienze e risultati con i colleghi del corso in modo da valorizzare l'equità e inclusività.
Tutte le attività si svolgeranno in lingua inglese.
Materiale didattico
Il materiale didattico e per le indagini scientifiche include: i) presentazioni power-point e alla lavagna, ii) materiale sviluppato in classe dagli studenti durante le attivita' di laboratorio, iii) articoli e review scientifiche, iv) materiale estratto da libri (questo materiale sara' dato in classe quando necessario).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Breve relazione scritta basata sull'esperienza di laboratorio e colloquio orale sulla relazione e sui workshops introduttivi del laboratorio. Durante l'esame verranno valutati sia gli aspetti di contenuto fondamentale scientifico sulla formazione ed evoluzione delle galassie trattati nel laboratorio sia gli aspetti della pratica scientifica. In particolare, verranno valutate le seguenti competenze: i) formulare e raffinare domande scientifiche, ii) trovare le variabili fisiche fondamentali, iii) formulare ipotesi testabili, iv) fare assunzioni rilevanti, v) ridurre problemi complessi in unità più piccole, vi) condividere i risultati in modo efficace.
Orario di ricevimento
Su appuntamento (via email).
Sustainable Development Goals
Aims
Provide core knowledge and skills for planning and conducting a scientific investigation in astrophysics using archival observations and theoretical models.
Contents
Brief introduction on the basic principles of galaxy formation and evolution, learn how to formulate a scientific question, design and conduct a scientific experiment in astrophysics using archival observations, analysis and data mining of observations and theoretical models, how to present results in a science report.
Detailed program
Galaxy formation and evolution: collapse of dark matter, cooling, gas accretion and star formation, feedback
Formulate a science question: pose an interesting and valid question within the context of current theories; refine the science question on the basis of available data
Design and conduct a scientific experiment: testing hypothesis and design tests and experiments that are most relevant to address a science question
Analysis and data mining: how to analyze and handle large datasets, how to quantify a phenomenon and model a process, how to process data to derive higher level quantities
How to write a report: structure and composition of a successful science report
Practicals: mini research projects using archival observational and theoretical data
Prerequisites
Undergraduate degree in physics.
Students particularly interested in a more in depth understanding of how astrophysical data are acquired are encouraged to follow the "Laboratory of data acquisition" offered in the first semester.
Students interested in deepening their understanding of galaxy formation and evolution should also consider the course "Cosmic Structure Formation".
Teaching form
Introductory workshops on elements of galaxy formation and evolution, formulating a valid scientific question, structuring a scientific investigation, report writing. Hands-on sessions to conduct the analysis and mining of archival data. The workshops are designed through inquiry-based-learning activities lead by the students themselves and facilitated by the instructors. During these activities, the students will be able to choose their own investigation path, develop their own material and, finally, share their findings with their peers in a equitable and inclusive environment.
All activities will be conducted in English.
Textbook and teaching resource
Material will include: i) power point and black-board presentations, ii) material developed in the laboratory during the activities by the students, iii) research papers and reviews, iv) extracts from books (provided during the laboratory when necessary).
Semester
Second semester.
Assessment method
Short written report on the laboratory investigation and oral exam on the written report and introductory laboratory workshops. The final assessment evaluates both scientific content on the formation and evolution of galaxies and scientific practices learned during the laboratory. In particular, the following practices will be evaluated: i) generating and refining scientific questions, ii) finding relevant physical variables in scientific problems, iii) making testable predictions, iv) making relevant assumptions, v) reducing complex problems in smaller units, vi) effectively sharing and communicating the results.
Office hours
By appointment (via email).
