Upper secondary school pupils to study planets around other stars

Astrophysicists at Aarhus University have written a new textbook on exoplanets. The book is a new type of teaching resource that makes it possible for the pupils to work with real measurements from the Kepler space satellite.

2014.03.19 | Christina Troelsen

Exoplaneter (Exoplanets) is a textbook published as an iBog® (iBook), which means it is exclusively web-based and combines text and illustrations with interactive tools, videos, etc. (Illustration: Systime)

Learning is often best when you are able to try things out in practice yourself. This was one of the ideas behind a project involving two researchers at the Stellar Astrophysics Centre, Aarhus University, when they started to develop a completely new textbook – an iBog® – in collaboration with Systime Publishing. The iBog® (iBook) targets lessons in physics and astronomy at Danish upper secondary schools – the upper secondary school leaving examination (STX), higher technical examination (HTX) and higher preparatory examination (HF). The web-based textbook combines text and illustrations with interactive tools, videos, etc.

Read more (in Danish only) below. For contact details in English, go to the bottom of the page.

Målet med udgivelsen er at gå fra at fortælle om nye forskningsresultater, til at give eleverne mulighed for selv at arbejde med målinger af planeter omkring andre stjerner, og være med til at fortolke og forstå resultaterne af de analyser, de foretager.

Forfatterne til bogen er Hans Kjeldsen og Torben Arentoft, som begge er internationalt anerkendte forskere og med helt i front inden for den nyeste planetforskning.

”Vi taler ofte om at gøre undervisningen i naturvidenskab mere autentisk, forstået på den måde, at eleverne i højere grad skal arbejde med naturvidenskab, end blot høre om det. Selvom det er inspirerende at høre om spændende nye opdagelser, er der ikke det samme som selv at arbejde med målinger”, siger Hans Kjeldsen.

Normalt er det i praksis umuligt at lade elever i gymnasieskolen arbejde direkte med målinger fra de førende forskningsfaciliteter, simpelthen fordi det kræver kolossal teoretisk viden at forstå målingerne. Men med målingerne fra Keplermissionen er det anderledes, fordi de umiddelbart kan fortolkes og derfor er velegnede til undervisning også på gymnasieniveau.

Byg din egen planet

Bogen er opbygget på den måde, at eleverne først arbejder med planeterne i vores eget solsystem og herefter går over til at undersøge de planeter, som findes omkring andre stjerner end vores egen Sol.

”Vi lægger vægt på, at eleverne hurtigt præsenteres for målinger fra Keplermissionen, fordi det inspirerer til at undersøge, hvordan man går fra at foretage en måling af en fjern stjerne til at konkludere, at der er en planet i kredsbane omkring den pågældende stjerne,” siger Torben Arentoft.

Målingerne fra Keplermissionen kan bruges til at bestemme størrelsen og omløbstiden af de planeter, som kredser omkring de observerede stjerner. Ved at kombinere med målinger fra teleskoper på Jorden – målinger som bogen også giver adgang til – kan eleverne undersøge, hvilke stoffer de forskellige planeter består af.

”Vi giver i bogen en dybere teoretisk beskrivelse af, hvordan planeter forventes at være bygget op, men også i dette tilfælde får eleven et helt nyt redskab i hånden. Vi har nemlig lavet et computerprogram, som indgår i bogen og som tillader eleverne at ”bygge” forskellige planeter. De teoretiske planeter kan bestå af lige netop de stoffer, som den enkelte elev kunne forestille sig at en planet er bygget af, og eleven kan så løbende sammenligne med sine egne målinger og dermed skyde sig ind på, hvilken type af verden, han eller hun har undersøgt”, siger Torben Arentoft.

I forskernes eget arbejde i Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet inddrages også biologer for forstå de nyopdagede planetsystemer og måle deres detaljerede egenskaber. Målet er at undersøge, om forholdene på planeterne er sådan, at der kunne være mulighed for en eller anden form for liv på deres overflader.

Derfor afsluttes bogen om exoplaneter med to kapitler om liv og søgning efter liv i rummet og hvad der skal til for at kunne afgøre, om der findes liv på en fjern planet, når det eneste vi har at arbejde med er lysmålinger fra kraftige teleskoper.

iBogen giver helt nye muligheder

Også for forlaget Systime, der står bag produktionen af en stor del af de undervisningsbøger, som bruges i gymnasieundervisningen i dag, er bogen om exoplaneter et nyt skridt.

”Det er ikke ofte, at forskningsemner på universitetsniveau kan finde plads i lærebøger til gymnasiet. Men nu sker det gennem interaktive redskaber, der netop er udviklet til, at eleverne selv kan arbejde med de videnskabelige data,” siger Claes Sønderriis fraSystime.

Claes Sønderriis har været projektleder på udgivelsen, og han understreger, at netop det, at bogen om exoplaneter er udviklet udelukkende som en internetbaseret udgivelse, har gjort det muligt at bringe målingerne fra NASA’s Keplermission helt ind i klasseværelserne, fordi Systime har udviklet de nødvendige redskaber til at åbne for målingerne.

Netop det forhold at bogen kun findes som en internetbasseret bog gør, at den løbende kan opdateres og derfor vil blive ved med at være aktuel.

”Jeg er meget glad for, at vi nu kan åbne for brugen af disse spændende målinger, og jeg ser frem til at give eleverne nye målinger, når vi fremover gør flere opdagelser. Udviklingen i vores forskning går så hurtigt i øjeblikket, at en trykt bog næsten ville være forældet, før den nåede ud i skolerne, ” siger Hans Kjeldsen.

You can see the book on exoplanets and purchase it here. You can also set up free trial access to the material.

About the research

The Stellar Astrophysics Centre (SAC) was established in 2012 with support from the Danish National Research Foundation. Researchers at the centre play a key role in the work on measurements made available from sources such as NASA’s Kepler Mission, and they have been responsible for many discoveries of new planets in recent years.

The university’s students also make use of the measurements, and regularly publish their results. A recent example is the discovery of the two exoplanets Kepler-10 and Kepler-410 (in Danish only). In both cases, the work carried out by students led to new knowledge about topics such as the existence of a glowing lava ocean on the night side of the Kepler-10b planet.

For more information, please contact

Hans Kjeldsen
Stellar Astrophysics Centre
Aarhus University
hans@phys.au.dk
+45 2338 2160

Torben Arentoft
Stellar Astrophysics Centre
Aarhus University
toar@phys.au.dk
+45 4127 0730

Claes Sønderriis
Systime Publishing
cls@systime.dk
+45 4035 2645

Public / media