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Simulador de astronomía | El universo dentro de un ordenador

Los ordenadores, como herramientas de trabajo de los científicos, son cada día más solventes. A veces, la realización de determinados estudios es más fácil mediante datos introducidos en ellos que trabajando sobre la propia materia. Estamos hablando de las posibilidades que ofrece un simulador de astronomía, capaz de recrear, mediante complejas ecuaciones, el funcionamiento de los cuerpos astronómicos. Es decir, permite reproducir el universo dentro de un ordenador.

Los simuladores astronómicos plantean dudas al método científico

Estas simulaciones matemáticas constituyen una fuente de progreso científico cada vez mayor. La capacidad de cálculo y la potencia computacional de los ordenadores es capaz de acelerar el tiempo y jugar con el espacio de forma que grandes estructuras del universo como cúmulos o supercúmul0s puedan ser objeto de estudio y experimentación virtual.

Es más, este método de investigación está empezando a plantear dudas al modelo clásico basado en el método científico. En muchos casos, en los laboratorios virtuales la investigación va por delante de la teoría. Y en algunos campos de estudio, esta nueva forma de escrutar el universo está ganando terreno frente a la prueba empírica, que hasta ahora era el principal mecanismo de avance.

Dicho de otra forma, gracias a los ordenadores se están dando pasos de gigante hacia la formulación de nuevas teorías y explicaciones a las cuales la observación todavía no da respuesta. La astronomía no es una excepción y el cosmos y sus fenómenos también se han trasladado a los ordenadores mediante los simuladores astronómicos.

Simular el universo: entre la ciencia y la filosofía

Arriesgado y romántico. Así describen los cosmólogos y astrónomos de los laboratorios virtuales este ámbito científico. Trabajan sobre los límites del conocimiento, así que muchas veces no saben si están haciendo filosofía o ciencia.

En el método científico, la observación es muy importante. Hay que saber mirar, y mirar no es fácil, porque, a partir de lo que se observa, los científicos tienen que ser capaces de crear una teoría o modelo que explique algún fenómeno.

La necesidad de utilizar un simulador del universo nace de una imposibilidad física, la de situar el universo en un laboratorio para poder observarlo. El ordenador, en este caso, ejerce la función de cosmos. Todo lo que pasa dentro de él se compara después con lo que ocurre de verdad en el universo. Cuando se divisan similitudes, es un triunfo. Cuando hay divergencias, significa que existen errores de precisión y defectos matemáticos que hay que corregir.

Las fórmulas y algoritmos de estos programas no son, ni mucho menos, perfectos, pero tienen un alto nivel de fiabilidad a la hora de describir el comportamiento de los cuerpos y el medio galáctico.

Programas de simulación del universo

The Illustris Simulation es uno de los proyectos de simulación cosmológica más importantes del mundo. Tiene la peculiaridad de que es capaz de describir todo lo que se conoce hasta ahora en términos astronómicos.

El ordenador que ejecuta este simulador de astronomía necesita una memoria RAM de 25 Teras y 8.000 operadores conectados durante 19 millones de horas (100 días) para realizar una simulación completa. Este tipo de simuladores de alta potencia permiten recrear secuencias de movimiento de galaxias que resuelven principios del funcionamiento del cosmos.

Por otro lado, estos equipos son capaces de generar imágenes y vídeos de una bella factura. Los resultados estéticos que proporciona un simulador del cosmos son interesantes, pero para los astrónomos lo más gratificante es conseguir reproducir los resultados de las observaciones.

Los objetivos de los astrónomos

Uno de los objetivos de los astrónomos y cosmólogos hoy en día es realizar un censo del universo por medio de una serie de gráficas que categorizan los objetos por masas. Con los objetos pequeños todavía fallan, pero ya han conseguido una alta fidelidad en los cuerpos más masivos.

El universo está lleno de procesos denominados altamente no lineales que son muy complejos. Crear algoritmos que resuelvan estos procesos e involucren todas las ecuaciones necesarias para representarlos es inalcanzable hoy por hoy. De hecho, en el mundo solo existen cuatro o cinco programas que puedan hacer esto. Uno de ellos está en el Departamento de Astrofísica de la Universitat de València. 

Por otro lado, la explosión del Big bang, que dio lugar al universo tal como lo conocemos, dejó una huella que todavía hoy vemos. No obstante, el modelo cosmológico actual que los expertos creen que funciona se basa en que el 90% del universo no tienen ni idea del que es. Esto se debe a que hay evidencia de que la materia y energía oscuras existen, aunque no se puedan detectar o estudiar. 

A pesar de que no tenemos ningún indicio robusto que la materia oscura esté ahi, hay razones de sobra para pensar que existe. Las galaxias giran mucho más rápido de lo que deberían si la masa que hubiera fuera solo la que vemos, con lo cual tiene que haber algo más que ejerza atracción gravitatoria.

El fin del universo

En cuanto al fin del universo, los tipos de cálculo para esta cuestión todavía son muy primitivos. Algunos astrónomos y cosmólogos pronostican una muerte térmica producida por el alejamiento acelerado de los cuerpos galácticos, con la consiguiente bajada de densidad cósmica. Un apagado gradual.

Otras aplicaciones de los simuladores

Las simulaciones matemáticas por ordenador también se utilizan en el campo de la biología. De hecho, no se descarta la posibilidad futura de recrear la vida en un ordenador si se encuentran las ecuaciones y leyes matemáticas que la describen.

Simuladores de astronomía online

Aparte de los simuladores de astronomía profesionales que utilizan los laboratorios, existen otro tipo de simuladores astronómicos disponibles para el gran público que permiten visualizar objetos astronómicos y sus interacciones.

Obviamente, estos simuladores online no tienen la potencia computacional ni las opciones de cálculo de los simuladores científicos, ya que su objetivo no es realizar experimentos avanzados, sino poner la astronomía y la cosmología al alcance de todos.

Google Sky

El «modo cielo» de Google es un mapa del espacio que permite descubrir galaxias, constelaciones, planetas y estrellas. Puedes usar esta herramienta descargando la última versión de Google Earth. Si no quieres descargar nada en tu ordenador, Google Sky tiene una interfaz online que te permite dar un paseo por el espacio, pero es mucho más limitada que la versión disponible en Google Earth.

Programas de astronomía

También existen programas de simulación astronómica que puedes descargarte para usar en tu ordenador. Estos programas tienen una mayor cantidad de opciones que los simuladores online, ya que no requieren una conexión a internet, por lo que son más potentes.

1. Celestia

2. Space Engine

3. NASA’s Eyes

4. KStars

5. Star Strider

6. Winstars

7. Redshift Astronomy

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