Un algoritmo que ayuda a los ingenieros a diseñar mejores helicópteros puede ayudar a los astrónomos a visualizar con mayor precisión la formación de planetas y galaxias.
Los investigadores de Yale, Darryl Seligman y Greg Laughlin, han creado un nuevo modelo para comprender cómo los agujeros negros, planetas y las galaxias emergen de los entornos del espacio ricos en vórtices. Se inspiraron en un algoritmo de ingeniería mecánica que muestra cómo fluye el aire a través de las palas del rotor de un helicóptero.
"El espacio está lleno de gas, polvo, fluidos y turbulencia. Queríamos hacer un mejor trabajo en la contabilidad de los remolinos de todo este material, "dijo Seligman, estudiante de posgrado y primer autor del estudio.
Ese remolino proviene de un vórtice, o más bien, múltiples vórtices, que giran y tiran de las cosas hacia su centro. En particular, Laughlin y Seligman buscaron replicar la interacción de los vórtices en un disco de acreción, que es el campo giratorio de materia que rodea a los cuerpos cósmicos masivos, como los agujeros negros. Los discos de acreción son el caldo de cultivo de nuevos planetas, sistemas solares, y galaxias.
Los modelos tradicionales de formaciones planetarias y fenómenos similares se han basado en un entorno cósmico explosivo, lleno de fuertes conmociones. Laughlin y Seligman decidieron crear un nuevo modelo, llamado Maelstrom3D, que se centra en la interacción de vórtices en un entorno cósmico menos combustible.
Inicialmente, los investigadores observaron simulaciones de explosiones con gráficos por computadora como modelo. Pero finalmente decidieron que tales simulaciones no contenían el nivel de complejidad requerido para modelar la turbulencia del espacio.
Fue entonces cuando se encontraron con un estudio de hace una década realizado por un grupo de ingenieros mecánicos. El estudio presentó un algoritmo para mostrar cómo las palas del rotor de un helicóptero interactuaban con los vórtices que creaban.
"Al diseñar un helicóptero, es literalmente fundamental para la misión conseguir la interacción hoja-vórtice correcta, "Dijo Laughlin." Darryl ha sido capaz de transferir el riguroso marco de modelado aeronáutico a simulaciones de entornos astrofísicos, y está claro que esto marca una gran diferencia ".
Usando su nuevo modelo, los investigadores lo aplicaron a un par de vórtices insertados en un parche hipotético de disco de acreción. Encontraron dos diferencias principales con los modelos anteriores:los vórtices pueden estar desprendiendo ondas de Rossby (ondas atmosféricas) a medida que giran, y el número de órbitas entre los dos vórtices, que está relacionado con la viscosidad del medio ambiente, es diferente como renderizado con su modelo.
"Nos sorprendió el nivel de detalle que pudimos lograr, "Dijo Seligman.
Los hallazgos aparecen en línea en El diario astrofísico .
Añadió que Maelstrom3D podría tener otras aplicaciones más allá de la astronomía. Por ejemplo, un estudio reciente sugirió que los plesiosaurios antiguos generaban vórtices con sus aletas delanteras, lo que ayudó a sus aletas traseras a generar más energía para la propulsión.
"Ese tipo de dinámica de fluidos es muy similar a los vórtices generados por las interacciones de los vórtices de las palas en el rotor de un helicóptero o en el ala de un avión, y es exactamente el tipo de fenómeno para el que nuestro código está diseñado, "Dijo Seligman.
