Course Syllabus
Obiettivi
Fornire i contenuti fondamentali e di base e le competenze specifiche per pianificare e condurre un'investigazione scientifica in astrofisica nel campo della formazione ed evoluzione delle galassie usando dati osservativi e modelli teorici.
Contenuti sintetici
Alla fine del corso gli studenti saranno in grado di misurare le quantità fondamentali associate ai diversi costituenti delle galassie da dati sperimentali e analizzarli in modo da caratterizzare i meccanismi fisici che ne regolano la formazione ed evoluzione in funzione dell'ambiente e dell'epoca di osservazione. Dal punto di vista della pratica, alla fine del corso gli studenti saranno in grado di formulare domande scientifiche testabili, pianificare e condurre esperimenti scientifici basati su dati osservativi e presentare i risultati in forma scritta e orale.
Programma esteso
Per poter raggiungere gli obiettivi formativi descritti sopra, il corso e' strutturato attraverso una serie di attività basate sull'indagine divise in due sezioni. Nella prima parte le attività si concentreranno sulla caratterizzazione delle quantità fisiche associate alle galassie che possono essere estratte da dati ottici (spettroscopia, fotometria). Nella seconda parte si utilizzeranno dati provenienti da grandi survey (SDSS, 3DHST) per caratterizzare in modo statistico le relazioni tra queste variabili in funzione dell'epoca di osservazione, ambiente e altre variabili non presenti nel dataset originario. Queste relazioni statistiche saranno utilizzate per sviluppare semplici modelli teorici di formazione ed evoluzione delle galassie che saranno poi testate con i dati e confrontate con la recente letteratura scientifica.
Prerequisiti
Il corso è adatto a tutti gli studenti nelle scienze fisiche senza particolari pre-requisiti su corsi precedenti o percorsi di studio. Gli unici requisiti richiesti sono: i) motivazione, ii) curiosità, iii) disponibilità a partecipare attivamente.
Studenti particolarmente interessati a comprendere in dettaglio come si ottengono e si riducono 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 delle strutture su larga scala associate alle galassie e sugli aspetti della pratica scientifica che saranno utilizzati in questo laboratorio, sono incoraggiati a seguire il modulo "Cosmic Structure Formation" offerto nel primo semestre.
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 osservativi. Le attività, basate sull'indagine (inquiry), 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 in the field of galaxy formation and evolution using observations and theoretical models.
Contents
By the end of the course, the students will be able to measure and quantify the fundamental variables associated with the different components of galaxies using experimental data. Using these datasets and by developing models, the students will be able to characterize the physical mechanisms that regulate the formation and evolution of galaxies as a function, e.g., of their environment and epoch of observation. On the practice side, the students will be able to formulate testable scientific questions, plan and test scientific experiment based on observed datasets and present results in written and oral form.
Detailed program
In order to reach the learning goals stated above, the course is structured through a series of inquiry activities divided into two broad parts. In the first part, the activities will focus on the characterization of the physical quantities associated to galaxies as derived through optical data (spectroscopy, photometry). In the second part, the students will use datasets obtained from large surveys (SDSS, 3DHST) in order to characterize in a statistical way the relations between these variables as a function of epoch, environment and other variables that are not present in the original datasets. These relations will then be used to build simple theoretical models of galaxy formation and evolution that will be then tested with the data and compared to the recent scientific literature.
Prerequisites
The course is geared towards students in the physical sciences with no particular prerequisites on previous classes or study background. The only prerequisites necessary for this class are: i) motivation, ii) curiosity, iii) willingness to actively participate.
Students particularly interested in a more in depth understanding of how astrophysical data are acquired and reduced are encouraged to follow the "Laboratory of data acquisition" offered in the first semester.
Students interested in deepening their understanding of the formation of the structures associated with galaxies on large scales and interested on the scientific practice aspects used in this laboratory are encouraged to follow the course "Cosmic Structure Formation" offered in the first semester.
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 of observational data. The workshops are designed through inquiry 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).
