Dos galaxias espirales sufren un accidente de prolongada duración de dos millones de años, finalmente se funden en una única galaxia elíptica. Crédito: NCSA / NASA / B. Robertson (Caltech) y Hernquist L. (Univ. de Harvard).
Así que el proyecto se dirigió a Donna Cox, quien dirige el Laboratorio de Visualización Avanzada (AVL) en el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación (NCSA). Ubicado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, NCSA ofrece enormes recursos de computación a los investigadores que tratan de simular los procesos naturales en las escalas mayores y menores, de la evolución del universo entero al movimiento de las moléculas de proteína a través de las paredes celulares.
Cox y su equipo de AVL han desarrollado herramientas personalizadas que pueden transformar la vasta colección de un modelo digital a un increíble viaje de exploración. "Tomamos los datos reales que los científicos han calculado para su investigación y traducirlos en experiencias cinematográficas hasta donde nos lleve la técnica", dijo.
Con una pantalla de alta resolución en 3D y software avanzado, el equipo de AVL diseña en tiempo real a través de cientos de gigabytes de datos. Los resultados de este trabajo han aparecido en los planetarios, los teatros IMAX y documentales de televisión. "Los teóricos son los únicos científicos que se han aventurado a imaginar como vería el telescopio Webb, y lo hicieron a través de modelos informáticos complejos que utilizan la mejor comprensión de la física que tenemos hoy", dijo Cox. "Nuestro reto es hacer estos datos visualmente comprensibles -. Y revelar toda su belleza"
Las nuevas visualizaciones reflejan los temas generales en ciencia que los astrónomos piensan que se verían con Webb. Entre ellos: ¿Cómo interactúan las primeras galaxias y evolucionan para crear el universo de hoy en día? ¿Cómo se forman las estrellas y los planetas?
"Cuando nos fijamos en las escalas más grandes, vemos galaxias empaquetadas en grupos y cúmulos de galaxias llenas en supercúmulos, pero sabemos que el universo no comenzó de esta manera", dijo Gardner. Los estudios sobre el fondo cósmico de microondas - los restos de la luz emitida cuando el universo tenía sólo 380.000 años - muestran que la estructura grumosa cósmica se fue desarollando mucho más tarde. Sin embargo, las galaxias más lejanas estudiadas son ya a más de 500 millones de años.
"Webb nos mostrará lo que pasó en el universo", agregó Gardner.
Cox y su equipo de AVL visualizan esta época cósmica del inicio del universo en una simulación desarrollado por Renyue Centro y Ostriker Jeremías en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. Se simula cuando el universo tenía 20 millones de años y continúa hasta el presente día, cuando el universo tiene una edad de 13,7 mil millones de años.
AVL los miembros del equipo de Robert Patterson, Stuart Levy, Matthew Hall, Betts Alex Christensen y AJ visualizan cómo las estrellas, el gas, la materia oscura y las galaxias en colisión crearon cúmulos y supercúmulos de galaxias. Impulsado por el efecto gravitacional de la materia oscura, estas estructuras se conectan en grandes filamentos entrecruzados que se extienden a grandes distancias, formando lo que los astrónomos llaman la "red cósmica".
"Hemos trabajado con nueve científicos de cinco universidades para visualizar terabytes de datos computarizados a fin de que tenga el espectador un panorama visual de la red cósmica, a menor escala de las galaxias en colisión, de una nebulosa turbulenta donde las estrellas y los discos de forman sistemas solares como el nuestro ", dijo Cox. "Estas imágenes representan las teorías actuales que los científicos pronto volverán a examinar a través de los ojos del telescopio Webb."
Más cerca de casa, Webb verá más profundamente las nubes frías y polvorientas donde las estrellas y los planetas nacen. Utilizando datos de modelos creados por Aaron Boley en la Universidad de Florida en Gainesville y Alexei Kritsuk y Norman Michael de la Universidad de California en San Diego, el equipo de AVL puede visualizar la evolución de los discos protoplanetarios lo largo de decenas de miles de años.
Grumos densos se desarrolan ahora en franjas creando un disco, y si estos grupos sobreviven pueden convertirse en planetas gigantes gaseosos o en objetos subestelares llamadas enanas marrones. El resultado exacto depende de la composición detallada del disco. "El Dr. Boley estaba interesado en lo que sucedió en el disco y no incluyen la estrella central," dijo Cox, "así que para producir una visión realista trabajamos para agregar una estrella joven."
Esta es la astrofísica con una pizca de los efectos de Hollywood, tenemos un trabajo que convierte la ciencia en arte. "Los estudios teóricos digitales que forman la base de nuestro trabajo son tan avanzados que la visualización cinematográfica es la forma más eficaz para compartirlo con el público", dijo Cox. "Es el arte de la visualización de la ciencia."
"Lo que ha hecho AVL por el proyecto Webb es realmente sorprendente y estimulante", señaló Gardner. "Esto realmente nos entusiasma para cuando el telescopio comience a trabajar dentro de un par de años a partir de ahora."
