Grupo de Astrofísica Numérica

Patricia Tissera, dirige en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, Conicet-UBA) el grupo de Astrofísica Numérica, con el que estudian de este modo la formación y evolución de galaxias.

Vía Cable Semanal Nro. 639

Por Patricia Olivella

Las galaxias son estructuras de millones de estrellas, con diversas formas, tamaños y colores. Algunas se encuentran aisladas y otras en grupos de cientos. Su formación y evolución están estrechamente relacionadas con diversos procesos físicos que, de alguna forma, también dan cuenta de cómo ha sido el origen del universo.
Sin embargo, cuando los astrónomos, usando los nuevos y poderosos telescopios, estudian las galaxias lejanas se encuentran con una insalvable dificultad. La galaxia que están observando puede ya no ser la misma. Por muy rápido que viaje la luz, la enorme distancia que debe recorrer hace que la imagen de la galaxia observada corresponda a una etapa más temprana de su evolución. Por ejemplo, si la galaxia se encuentra a 10.000 millones de años luz, ese es el tiempo que su luz tarda en llegarnos, por lo que estaremos viendo cómo era hace semejante cantidad de tiempo.
Para saber qué ha sucedido con ella desde entonces hasta ahora, los astrofísicos han desarrollado una nueva herramienta: la Astrofísica Numérica. Los modelos numéricos han permitido a los investigadores obtener información sobre la cinemática, la dinámica, la química y muchas otras propiedades de las galaxias y su entorno, en diferentes etapas de la evolución del universo.
Patricia Tissera, dirige en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, Conicet-UBA) el grupo de Astrofísica Numérica, con el que estudian de este modo la formación y evolución de galaxias.
“Para hacer las simulaciones hay que asumir un modelo cosmológico, las condiciones iniciales y luego establecer cuáles son los procesos físicos que van a dominar la evolución de la materia en el universo”, dice Tissera.
El desafío de quienes trabajan en esta área de la astronomía es encontrar los algoritmos que mejor describan lo que suponen que sucede en el “mundo real”.
Para lograrlo, los astrónomos testean sus propios modelos simulando situaciones que pueden observar, por ejemplo una galaxia en alguna etapa de su evolución. “Si las simulaciones dan como resultado un objeto con propiedades similares al observado, esto quiere decir que las hipótesis asumidas son probables y que el código numérico está bien integrado”, explica la investigadora. Si el modelo pasa esta primera prueba, se puede seguir avanzando cautelosamente sobre el territorio virtual en el que se proyectarán aquellos fenómenos a los que no se puede acceder en forma directa.
“Hacer simulaciones es como filmar la película del universo que no conocemos”, dice Tissera. “Pero después hay que comprobar qué tan realista es esa película. Puede haber una imagen de la película que faltaba, o al revés, la película puede permitir hacer predicciones de una fotografía que todavía nadie sacó”, explica.
Este tipo de cálculos requiere de sistemas informáticos poderosos, capaces de procesar enormes caudales de información en tiempos muy cortos. Con la llegada al IAFE de la “supercomputadora” HOPE, en el año 2004, la Astrofísica Numérica recibió un nada despreciable espaldarazo. HOPE es un cluster Beowulf que posee una configuración de 52 procesadores con arquitectura en paralelo, trabajando en 64 bits. Tissera, que también es directora del Proyecto HOPE, destaca las bondades de su equipo: “Si antes yo podía correr, por poner un ejemplo, entre 500.000 y 100.000 partículas, con HOPE puedo elevar ese número a 10 millones. Lo que antes resolvía con una cierta precisión, ahora lo hago con una precisión aumentada en uno o dos órdenes de magnitud, lo que me permite, por ejemplo, estudiar una región más grande del universo”.
El grupo con el que trabaja Tissera se dedica, entre otras cosas, al estudio del enriquecimiento químico del universo. Cuando las estrellas explotan lanzan al espacio elementos químicos y energía. “Las dos cosas afectan el medio, lo enriquecen químicamente y la energía que liberan produce movimiento de masa y calentamiento del gas”, describe Tissera. “El código desarrollado sirve para estudiar cómo se producen y eyectan los materiales químicos de las estrellas al medio interestelar y cómo aparecen los elementos más pesados en el universo”, concluye.

Grupo de Astrofísica Numérica
Instituto de Astronomía y Física del Espacio
Pabellón IAFE, 4788-1916 interno 224.
http://www.iafe.uba.ar/astronomia/extrag/index.html
Dirección: Patricia Tissera
Invetigadores: Susana Pedrosa
Tesistas de doctorado: Maria Emilia De Rossi, Tomas Tecce, Sebastian Nuza,
Abigail Ganopol

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