El proyecto de investigación Papel de la rotación en el enriquecimiento de O y N en estrellas masivas, aisladas, con viento, que lidera la Dra. Anabel Arrieta Ostos, académica del Departamento de Física y Matemáticas de la IBERO, busca dar respuesta a algunas incógnitas: ¿Se forman discos en las estrellas producto de la rotación? ¿Qué tipo de corrientes en el gas se generan debido a la rotación?

De acuerdo con sus observaciones, se sabe que las estrellas tienen rotación y las de mayor masa rotan más rápido que las menos masivas. Sin embargo, se desconoce cómo afecta esta rotación en la evolución de una estrella y en la formación de elementos químicos y qué papel juega en la explosión de las supernovas.

La Dra. Anabel Arrieta, en su videocolumna publicada en el canal de YouTube de la División de Investigación y Posgrado de la IBERO, comentó que para ayudar al entendimiento de estas importantes incógnitas en el universo se diseñó este proyecto de investigación.

Entre los trabajos realizados se encuentra el de observar estrellas masivas con la técnicas de espectroscopía Echelle, en el telescopio de dos metros del Observatorio Astronómico Nacional, en San Pedro Mártir, Baja California. “Con esta técnica se puede apreciar la forma de las líneas. Esto nos da información de las velocidades del gas en las estrellas. Sin embargo, solamente estrellas muy brillantes son buenos candidatos para esta técnica”.

La académica informó que para esta investigación se diseñó un programa en computadora que calcula la velocidad de rotación de la estrella medida en diferentes líneas en absorción producidas por diferentes elementos químicos y a distintas temperaturas. Al medir la velocidad de rotación de cada estrella es necesario encontrar cuáles son las condiciones físicas de éstas. 

Al respecto, destacó:  “Dado que encontrar la física de cada estrella requiere de la comparación con muchos modelos sintéticos, nuestro equipo de trabajo buscó la colaboración con el Laboratorio de Matemática Aplicada y Cómputo de Alto Rendimiento del Departamento de Matemáticas del CINVESTAV. Dicho laboratorio cuenta con ABACUS, una supercomputadora con 10000 núcleos. Se nos autorizó tiempo de supercómputo y se creó una base de datos con alrededor de 90000 espectros de estrellas masivas con vientos. Esto equivale a más de 15 millones de horas de cómputo en una computadora de escritorio. Con esto se creó el conjunto de modelos sintéticos con esta física más grande en el mundo”.

Sobresale con esta investigación la creación de una base para acceder a más de dos terabytes de datos. Y ésta estará disponible en dos servidores: uno físicamente, ubicado en el Instituto Politécnico Nacional, y el otro, en la Universidad Iberoamericana. La puesta en marcha del servidor está en espera de que sea liberado en el Politécnico. Pero dicho lanzamiento se ha pospuesto por la pandemia.

Para sustituir esta base de datos, en la IBERO se creó una plataforma amigable de acceso a los espectros que permitirá ser usado de forma remota por astrofísicos de todo el mundo. Paralelamente, se ha trabajado en programas computacionales que permitan identificar de manera automática el espectro sintético que mejor se ajusta a cada estrella observada.

Actualmente, el equipo de trabajo ha publicado alrededor de seis artículos, tres de los cuales están en revistas con un factor de impacto mayor a 5. Con los estudios realizados al momento, detalló la académica, aún no se pueden responder las preguntas planteadas al inicio.

Sin embargo, la IBERO ha aportado a la comunidad científica una base de datos única en su tipo, “la cual ha comenzado a ser usada por astrónomos en Chile y Estados Unidos. Además, se están generando nuevas técnicas usando algoritmos genéticos e inteligencia artificial para encontrar las condiciones físicas de las estrellas observadas a través de la comparación con los modelos sintéticos”.

El equipo de trabajo de la Dra. Anabel Arrieta está conformado por investigadoras como la Dra. Lorena Arias, de la Universidad Iberoamericana; el profesor John Hillier, de la Universidad de Pittsburgh, Estados Unidos, creador de uno de los dos códigos numéricos que generan espectros sintéticos, considerando la mayor física para modelarlos. Además del Dr. Janos Zsargó, del IPN; Dr. Aime Klapp, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares; Dra. Celia Fierro, del CINVESTAV; así como las y los estudiantes Airton Aguilar, Renata Sánchez, Lesly Corina Castañeda y Agustín Payen-Sandoval.

Para cerrar su reporte, la académica expuso que “para entender cómo se generan los elementos químicos que hay en la tierra se aportan claves para entender muchos fenómenos, incluso aquellos relacionados con nuestra propia existencia. Por esto, si quisiéramos tener nuestra genealogía completa, lo justo sería poner por ahí, en algún sitio de su álbum familiar, la foto de una estrella”.

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