Nuevas técnicas de visualización arrojan
una nueva
visión en la formación estelar

Una nueva tecnología de visualización por ordenador desarrollada por la Iniciativa de Harvard en Computación Innovadora ha ayudado a los astrofísicos a comprender que la gravedad desarrolla un papel mayor de lo que anteriormente se pensaba en las vastas nubes moleculares de formación estelar del espacio profundo.

Esta visión, de la que se informa en el ejemplar del 1 de enero de la revista Nature se ilustra en la versión on-line de la revista a través de una nueva tecnología de PDF tridimensional que permitirá a los lectores del artículo ver los gráficos clave usando un software PDF gratis que ya se encuentra comúnmente en los ordenadores.

El trabajo fue liderado por la Profesora de Astronomía Alyssa Goodman de la Facultad de Artes y Ciencias de Harvard, el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, y la Iniciativa para Computación Innovadora (IIC), de la que fue directora fundadora. Goodman y sus colegas usaron la tecnología IIC para examinar ingentes cantidades de datos astronómicos recolectados sobre una estructura conocida como nube molecular gigante.

La tecnología anterior, dijo Goodman, no permite una consideración detallada de lo que ella describe como una estructura “jerárquica” — básicamente regiones dentro de regiones — y habría oscurecido detalles específicos en la nube molecular, tales como áreas anidadas o variaciones de densidad y ruptura física de un área a otra.

“No hay forma de percibir esto sin ser capaz de verlo en 3-D”, dijo Goodman.

Michael Halle, científico senior en el IIC e instructor en radiología en la Escuela Médica de Harvard y en el Hospital de Mujeres Brigham, dijo que esta investigación muestra que la tecnología de visualización es una parte crítica del proceso de análisis y descubrimiento y no sólo una forma de mostrar los datos una vez que han sido recopilados, analizados y comprendidos.

“Aprendes sobre los datos a través de la visualización e interacción”, dijo Halle. “Puedes tomar todos los datos, filtrarlos de forma selectiva, y observarlos de distintas formas”.

Halle alaba al IIC como un importante foro dentro del cual investigadores de distintos campos pueden trabajar juntos.

“Sin la infraestructura colaborativa de IIC, recursos multidisciplinarios, y otro apoyo, esta investigación no habría tenido lugar”, dijo Halle.

El equipo de investigación también incluyó a Erik Rosolowsky de la Universidad de British Columbia, Michelle Borkin de IIC y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard, Jonathan Foster y Jaime Pineda del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, y Jens Kauffmann del IIC y el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica.

El equipo aprovechó las herramientas desarrolladas por el proyecto en curso de Medicina Astronómica (A-M) del IIC, dirigido por Halle, el cual usa tecnología desarrollada para la imagen médica en la investigación astronómica. Para visualizar la nube molecular en tres dimensiones, usó el programa Slicer3-D de Medicina Astronómica, ideado originalmente para analizar imágenes médicas.

El avance clave, no obstante, es un nuevo algoritmo de ordenador — un conjunto de instrucciones sobre cómo manejar datos, similar a un programa o modelo de ordenador. El algoritmo, desarrollado por Rosolowsky, saca resultados en un “dendograma”, que es una representación en forma de árbol de los datos. A partir del dendograma, los investigadores fueron capaces de crear imágenes en 3-D de los datos que pudieron entonces rotar y examinar desde direcciones muy distintas.

Los datos, que son parte del actual Estudio de Regiones de Formación Estelar COMPLETE, miden las emisiones de un tipo de molécula de monóxido de carbono en la nube. El monóxido de carbono sirve como representante de las vastas cantidades de hidrógeno que forman la mayor parte de la nube a partir de la cual se forman las estrellas. En el gélido espacio profundo, el hidrógeno expulsa una mínima emisión por lo que un representante tal como el monóxido de carbono es necesario.

Las simulaciones por ordenador son herramientas críticas para comprender el comportamiento de estas nubes y de la formación estelar, dijo Goodman. Las simulaciones son la única forma que tienen los astrónomos para observar lo que sucede a lo largo de los millones de años que se necesitan para formar una estrella. Modelos anteriores de formación estelar en estas nubes suponían que dado que la gravedad es una fuerza débil a largas distancias, sus efectos eran despreciables en estas nubes hasta que los átomos de hidrógeno estuviesen muy cercanos entre sí. Estos populares modelos, dijo Kauffmann, suponen que la mayor parte de los cambios en las nubes proceden de las turbulencias y que es sólo después de que estas turbulencias empujen lo bastante cerca a las moléculas cuando la gravedad entre en juego.

Una vez que se formaron agrupaciones más densas de moléculas y la gravedad se convirtió en un factor, atrajeron cada vez más partículas hasta que algo las interrumpió o tuvieron la suficiente masa como para colapsar en una estrella.

Pero el proceso hasta este punto donde se forman las agrupaciones más densas es lo que Goodman y sus colegas examinaron. Sus análisis demuestran que, en lugar de que las turbulencias sean la única fuerza significativa que empuja a las moléculas de gas a unirse, su influencia gravitatoria de unas sobre otras también es significativa. Tal hallazgo significa que los modelos existentes, que dejan fuera la gravedad hasta que se han formado densos cúmulos, podrían predecir un índice mayor de formación estelar en estas nubes.

La investigación se presentará de una novedosa forma por parte de Nature, dijo Goodman. Será la primera vez que una revista científica principal ha usado gráficos o PDF en 3-D en un artículo. El formato PDF 3-D ha sido usado antes, principalmente en fabricación y publicidad. El software Adobe Acrobat PDF, incluyendo el gratuito Adobe Reader, es común en muchos ordenadores.

La conversión de las imágenes 3-D al formato PDF a partir del software más técnico 3-D Slicer usado por el IIC se realizó usando un software generado por una compañía neozelandesa, Right Hemisphere, que ha estado trabajando en hacer la publicación de imágenes 3-D una tecnología principal y una forma de comunicar datos complejos, de acuerdo con su fundador Mark Thomas.

“Vemos el uso del 3-D en las publicaciones de Harvard y la revista Nature como un hito significativo en la historia de las publicaciones y estamos muy orgullosos de haber sido capaces de ayudar y guiar el proceso”, dijo Thomas.

Fuente: http://www.cienciakanija.com/2009/01/05/nuevas-tecnicas-de-visualizacion-arrojan-una-nueva-vision-en-la-formacion-estelar/

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