¿Por qué se dedicaron 9 científicos, 2 supercomputadoras y montañas de ecuaciones a crear esta imagen?
25/06/2017 - 14:26:07
BBC.- "S�, eso nos han dicho", contesta Robert Grand, del grupo de Astrof�sica Te�rica en el Instituto para Estudios Te�ricos de Heidelberg (HITS).
Sin embargo, esta imagen es fruto de un tipo de genialidad distinta a la del pintor postimpresionista neerland�s.
Es una haza�a �pica de f�sica computacional que requiri� miles de procesadores, terabytes de data, meses de tiempo de computadoras y la sabidur�a de nueve cient�ficos.
El resultado: 30 de las m�s detalladas simulaciones que hayan sido creadas de la formaci�n de galaxias como nuestra V�a L�ctea.
"La de Van Gogh", se�ala Grand, "es impresionante porque los campos magn�ticos son hist�ricamente dif�ciles de simular en las galaxias, y esta imagen demuestra un �xito impresionante de nuestras simulaciones".
La creaci�n de la creaci�n
De las galaxias espirales como la nuestra sabemos que tienen un agujero negro masivo en el centro, rodeado por el bulbo gal�ctico (un grupo de estrellas viejas) y brazos que giran hacia el exterior donde se encuentran las estrellas relativamente j�venes como el Sol.
Sin embargo, la comprensi�n de c�mo esos sistemas llegaron a existir sigue siendo una cuesti�n clave en la historia del cosmos.
Image caption "Estas im�genes me gustan porque son hermosas", nos dijo Grand al mandarlas. "�sta muestra la estructura del disco de gas en detalle, y est� coloreada de acuerdo a la temperatura del gas: azul es fr�o, verde es c�lido y rojo es caliente".
Es por eso que en 2014, los cient�ficos Volker Springel, Carlos Frenk y Simon White se plantearon el reto de crear una galaxia utilizando todos los conocimientos que hemos acumulado sobre ellas.
Y reto es la palabra indicada: se estima que las galaxias espirales contienen varios cientos de millones de estrellas as� como abundantes cantidades de gas y polvo.
Contando en estrellas
"Queremos entender c�mo se forman las galaxias, y la mejor manera es hacer estas simulaciones. Empezamos al puro principio del Universo -el Big Bang- y luego nos enfocamos en el desarrollo de la V�a L�ctea", le cuenta Grand, el l�der del proyecto, a BBC Mundo.
"Incluimos todas las f�rmulas posibles para incorporar todos los efectos posibles -es uno de los modelos m�s completos en t�rminos de F�sica-, para ver si efectivamente la pod�amos crear".
Las im�genes resultantes son muy especiales, subraya el cient�fico, porque "no se hab�an hecho tantas con una resoluci�n tan alta".
Y cuando habla de resoluci�n, no se refiere precisamente a pixeles.
"No podemos modelar todas y cada una de las estrellas, por la limitaci�n computacional, as� que las agrupamos y representamos unos pocos miles como una part�cula, de manera que tendr�amos unos 10 millones de estas part�culas y luego calculamos la fuerza gravitacional entre cada una de ellas".
"Cuando hablamos de resoluci�n estamos hablando de cu�ntas estrellas representa cada part�cula, as� que a m�s alta es la resoluci�n, menos estrellas", explica.
La idea es acercarse lo m�s posible al 1:1.
Image caption "Muestra la distribuci�n estelar de la luz de las galaxias -una vista de p�jaro y una vista de borde-, mostrando muy bien que podemos hacer discos extendidos de estrellas, con estrellas m�s viejas y m�s rojas cerca del centro y estrellas m�s j�venes y azules en las regiones del exterior", dice Grand.
Enormes escalas
- "La V�a L�ctea mide unos 230 kilop�rsecs, si hablamos del halo de materia oscura que habita...".
- "�Kilo qu�?"
- "Como las distancias son tan grandes, usamos kilop�rsecs. Un kilop�rsec es 3.262 a�os luz"
La enormidad de las escalas y la complejidad de la f�sica implicada presentaban un desaf�o formidable para cualquier modelo de computador.
As� que tuvieron que utilizar dos supercomputadoras en Alemania y el c�digo "AREPO", desarrollado por Springel, investigador de HITS, que le permite a los cient�ficos simular una amplia gama de formas y tama�os de galaxias con una precisi�n �nica e incluye uno de los modelos m�s completos de la f�sica.
El c�digo tiene en cuenta fen�menos como la gravedad, la formaci�n de estrellas, hidrodin�mica del gas, explosiones de supernovas y, por primera vez, los campos magn�ticos que impregnan el medio interestelar, m�s precisamente, el gas y el polvo que hay entre las estrellas.
El equipo dej� que las simulaciones de 30 V�as L�cteas se desarrollaran durante meses, todas en alta resoluci�n, y seis de ellas en una resoluci�n a�n m�s alta, para lograr m�s detalles.
Image caption La densidad de la materia oscura 500 millones de a�os despu�s del Big Bang, centrada en lo que se convertir�a en la V�a L�ctea. Los colores rojo, azul y amarillo indican regiones de intensidad baja, intermedia y alta.
Confirmaciones y revelaciones
Entonces, los nueve expertos pasaron dos a�os alimentando a las supercomputadoras con enormes cantidades de informaci�n sobre las galaxias, lo que las componen, los fen�menos y reglas, crearon un Big Bang y observaron c�mo se desarrollaba una V�a L�ctea.
Al final, adem�s de la satisfacci�n de terminar efectivamente con una galaxia espiral con forma de disco, este trabajo, cuyo nombre es Proyecto Auriga, les dej� una gran cantidad de datos esperados e inesperados para estudiar.
Y no s�lo a ellos.
"Los astr�nomos ahora podr�n usar nuestro trabajo para acceder a una gran cantidad de informaci�n", se�ala Grand.
Por el momento, los cient�ficos del Proyecto Auriga -Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins y Simon D. M. White-combinar�n los resultados con datos de estudios de observatorios como la misi�n Gaia, para comprender mejor c�mo las fusiones y colisiones formaron galaxias como la nuestra.
