Protoestrellas: sistemas, modelos y simulaciones...

Introducción: La física tradicional y el proceso de formación estelar

El objetivo de la física es entender la manera cómo ocurren los procesos en la naturaleza, en particular las propiedades dinámicas del proceso, a saber: el tiempo de duración, la materia y la energía involucradas, así como sus interacciones. Los métodos de investigación tradicionales de la física han sido la teoría y el experimento. Así, cuando una teoría se propone para explicar algún fenómeno físico particular, sus predicciones se someten de inmediato a verificación experimental. Asimismo, cuando se obtienen nuevos resultados experimentales que no encajan en el marco de las teorías físicas existentes, se pone en marcha de inmediato la construcción de nuevas teorías que permitan incorporar esos nuevos resultados experimentales. De esta manera, la física ha evolucionado mediante la aparición tanto de nuevas teorías como de nuevos experimentos que en el curso de los años se suceden y se corrigen mutuamente, y que permiten generar nuevos y mejores conocimientos de los procesos naturales.

Este paradigma de la investigación en física, y en general de la ciencia, ver Figura 1, se ha visto enriquecido con el desarrollo de la computación. Hoy en día, los investigadores estamos en posición de usar la enorme capacidad de cálculo de los computadores digitales para simular procesos físicos muy complejos. La física computacional podría ser definida entonces como una nueva manera de hacer investigación que complementa los resultados de las técnicas tradicionales.
En este trabajo de divulgación estamos interesados en simular computacionalmente el proceso de formación de protoestrellas poco masivas. Por observaciones astronómicas, se sabe ahora que las estrellas nacen en enormes nubes de hidrógeno molecular, que en equilibrio dinámico a temperaturas bajas se comportan como enormes cúmulos de gas. Podemos adelantarnos ahora un poco para enunciar -en términos esquemáticos- que el proceso de formación se inicia con la tendencia del gas de la nube a concentrarse cada vez más en su centro, proceso que se le conoce en física como “colapso gravitacional de la nube”.

Fig.1 El paradigma enriquecido de la investigación científica actual enriquecido por las simulaciones computacionales.

La historia de las Voyager, los mensajeros interestelares de la humanidad

¿Qué misión espacial no tripulada es la más importante de todos los tiempos? Hay muchas candidatas, pero tanto por sus resultados científicos como por el impacto que causaron en toda una generación, me quedo con las sondas Voyager, los viajeros cósmicos por antonomasia. Las Voyager nos descubrieron un Sistema Solar exterior fascinante, complejo y misterioso a partes iguales. Incluso hoy, acostumbrados como estamos a las espectaculares imágenes de sondas como la Cassini o Curiosity, las fotografías de las Voyager siguen siendo mágicas. Como muestra, vale la pena recrearse en esta asombrosa imagen de Júpiter compuesta por Björn Jónsson a partir de 14 fotografías originales de la Voyager 1 procesadas con técnicas actuales:

Imagen 1 - ¿No es simplemente alucinante? Y lo más sorprendente es que se trata de imágenes tomadas hace más de treinta años. Créditos: NASA / JPL / Björn Jónsson