Los secretos de las galaxias a golpe de click

Por primera vez, un algoritmo español, desarrollado por el investigador del IAC Sebastián Hidalgo, será utilizado en el evento de computación internacional “Global Azure Bootcamp”, en el que miles de personas se conectarán a la vez para, en esta edición, ayudar a analizar datos sobre la formación de estrellas en el Universo.

Diagrama con la distribución de estrellas donde se relaciona su luminosidad (magnitud) en función de su temperatura (color). Para un contenido en metales determinado, el diagrama color-magnitud muestra secuencias específicas donde pueden identificarse la edad de las estrellas (barra vertical, cuanto más rojas, más envejecidas). A la izquierda, diagrama color-magnitud no afectado por el emborronamiento de las observaciones donde puede determinarse la edad de las estrellas con suficiente precisión. A la derecha, el emborronamiento dificulta determinar la edad de las estrellas. Crédito: Sebastián Hidalgo (IAC).

Un algoritmo es un conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución a un problema, ya sea matemático, informático o, incluso, astrofísico. Un conocido foro sobre estas operaciones es el evento internacional de computación distribuida “Global Azure Bootcamp”, donde se reúnen profesionales de las tecnologías de la información. El próximo tendrá lugar el 22 de abril en Madrid y con el objetivo de arrojar luz sobre la formación estelar en las galaxias mediante el procesamiento masivo de datos. Se da la circunstancia de que, por primera vez desde su creación, se ejecutará un algoritmo español, “The secret life of Galaxies: Unveiling the true nature of their star formation” (La vida secreta de las galaxias: desvelando la naturaleza de su formación estelar), desarrollado por el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Sebastián Hidalgo. Su aplicación servirá para conocer en detalle cómo se originan las poblaciones estelares en algunas galaxias observadas.

Laboratorios prácticos

Unas 10.000 personas ya se han apuntado para participar en esta iniciativa gratuita y que ya ha agotado sus 400 inscripciones en la sede de Madrid. Los participantes se conectarán a la plataforma “Microsoft Azure” desde todas las sedes repartidas a lo largo del planeta y aportarán su tiempo y conocimientos de forma desinteresada para computar el algoritmo implementado.

Este multitudinario proyecto, que se lleva desarrollando desde 2013 en medio centenar de países, además de ofrecer múltiples charlas sobre el uso de la plataforma de la mano de personas expertas en la materia, se estructura en dos laboratorios prácticos: Science Lab, dedicado al procesamiento del algoritmo, y Racing Lab, un taller de videojuegos de conducción 3D. En ediciones anteriores, las investigaciones en diabetes y cáncer de mama fueron los problemas protagonistas que se computaban. Este año, lo serán las estrellas.

Formación estelar

Las galaxias son los sistemas más grandes en el Universo, que albergan casi todos los objetos astronómicos conocidos. Entre ellos, las estrellas son sus ladrillos fundamentales ya que cumplen funciones vitales: procesan el gas, crean nuevos sistemas planetarios, forman agujeros negros y su luz hace que las galaxias sean visibles para nosotros. Las galaxias forman estrellas a lo largo de su vida y comprender cómo lo hacen es fundamental para entender sus procesos de formación y evolución que afectan, en última instancia, a todo el Universo.

Una de las formas más eficientes para probar los procesos de formación en galaxias es estudiando en detalle las propiedades de las estrellas más envejecidas, concretamente, su edad, metalicidad, composición química y cinemática. La historia de la formación estelar (SFH, por sus siglas en inglés) es clave para ello y, determinarla con precisión requiere algoritmos que puedan observar el momento justo en el que las estrellas empiezan a cambiar de color y magnitud hacia el rojo. Al observar este “giro” en el diagrama color-magnitud, que se debe a que las estrellas comienzan a agotar su combustible (hidrógeno), se puede determinar la edad y metalicidad de las estrellas más viejas de la galaxia y así obtener la historia de formación estelar del sistema desde que se formó hasta nuestros días.

Figura que muestra en rojo la historia de formación estelar (SFH, por sus siglas en inglés) afectada por las observaciones. Si se pudieran corregir estos efectos, podría obtenerse con más detalle y distinguir tres picos (en azul) en lugar de uno. Crédito: Sebastián Hidalgo (IAC).

Sin embargo, no es sencillo extraer datos precisos de la luz que nos llega del Universo y los equipos de investigación se enfrentan a algunos obstáculos al analizarla. Las incertidumbres asociadas a las observaciones, la precisión de los modelos o la limitación en la ejecución de los códigos inciden sobre la precisión en las historias de formación estelar. Debido a esto, algunas características de la formación estelar en las galaxias quedan “ocultas” y dificultan la interpretación de los resultados.

“El objetivo del algoritmo desarrollado en el IAC y que va a ser probado en el Science Lab –explica Sebastián Hidalgo- es precisamente limitar el impacto de todos estos efectos para poder comparar la predicción de los modelos con las observaciones de forma más directa. Es un proceso que requiere de un número muy elevado de pruebas y que sólo puede ser realizado en un entorno de computación distribuida.” Al término del evento, se recopilarán los datos para extraer la información y proceder a su tratamiento.

Pioneros en el desarrollo de algoritmos

El Grupo de Poblaciones Estelares del IAC es pionero en el desarrollo de códigos para la obtención de historias de formación estelar. Junto a Antonio Aparicio, también investigador del IAC y de la Universidad de La Laguna (ULL), Sebastián Hidalgo lleva una década desarrollando estos códigos que diferentes grupos de investigación internacionales utilizan.

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