Estudiar objetos gigantes, de la dimensión de una
estrella y hasta de una galaxia, es un reto para los científicos,
pero lo es más, si los astros no se analizan observándolos
directamente con un telescopio, sino indagando algunos de sus elementos
con matemáticas y computación.
Por un atajo original y complejo, el astrónomo Alejandro
Raga Rasmussen, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares
(ICN) de la UNAM, ha encontrado en las simulaciones matemáticas
un abordaje novedoso para “tomarle el pulso” a dos elementos
característicos de las estrellas nacientes y jóvenes:
los discos de acreción y los flujos bipolares.
Un disco de acreción es una estructura que rodea
a una estrella en formación; su función es nutrir
al cuerpo central y contribuir al aumento de su masa.
En tanto, los flujos bipolares (o jets) son chorros de
gases que la estrella lanza al medio interestelar mientras se forma.
Parte de la materia que constituye a un nuevo cuerpo celeste es
expulsada en forma de chorros bipolares, que salen simultáneamente
del centro del astro hacia dos lados opuestos.
La simetría entre ambos flujos, y su relación
entre dos astros que componen un sistema llamado de “estrellas
binarias”, son parte de la materia de trabajo de Raga, quien
analiza estas características en cuadrículas matemáticas.
Del espacio a la simulación
En el Departamento de Física de Plasmas y de Interacción
de Radiación con la Materia, Alejandro Raga y su grupo abordan
las formas, simetrías y direcciones de esos flujos bipolares
para indagar la formación de las estrellas a través
de la dinámica de gases.
En la conferencia “Simetrías especulares y
de punto en flujos bipolares”, ofrecida en el auditorio Tlayólotl
del Instituto de Geofísica (IGf), Raga explicó que,
desde 1995, ha desarrollado simulaciones numéricas para estudiar
esos flujos astrofísicos.
Con su modelo aborda, por ejemplo, la teoría del
transporte radiativo, o teoría de la radiación, herramienta
matemática que ayuda a entender la interacción de
la materia y la energía.
“Desde 1995, en mi grupo desarrollamos el Código
Coral, para estudiar la dinámica de gases, la química
y el transporte radiativo. Para el año 2000 avanzamos con
Yguazú, modelo que incluyó malla adaptativa en dos
y tres dimensiones”, recordó.
A partir de 2008, Raga y sus colaboradores utilizan varios
códigos, como MHD y Walicxe para indagar, con nuevos algoritmos
y transporte radiativo, problemas astrofísicos de alto nivel.
“Nuestros códigos funcionan como una cuadrícula
con dos mil celdas, donde se representan mil iones por centímetro
cúbico”, señaló.
Para su investigación, que requiere gran capacidad
de cómputo, el astrónomo utiliza un grupo de computadoras
que trabajan de manera paralela con 100 cores y memoria
RAM distribuida.
Con la teoría de la dinámica de gases, el
investigador del ICN explica varios fenómenos que involucran
fluidos con velocidades altas.
“Para entender las propiedades de estos flujos hemos
desarrollado un modelo analítico para poder comparar el modelo
con las observaciones. Para eso utilizamos simulaciones numéricas”,
finalizó Raga, mientras mostraba representaciones gráficas
del momento de la eyección de chorros de gas durante la formación
de una estrella.
