Los laboratorios virtuales aportan nuevas perspectivas a la formación de exoplanetas y sus atmósferas
Los laboratorios virtuales son fundamentales a fin de simular entornos fisicoquímico inexplorados, en particular para estudiar los discos de formación planetaria y las atmósferas de los exoplanetas. Con el apoyo de las acciones Marie Sklodowska-Curie, el proyecto CHAMELEON desarrolló con éxito este tipo de plataformas para analizar a fondo las observaciones actuales y futuras de discos protoplanetarios y exoplanetas.
Los laboratorios virtuales ayudan a reducir las lagunas en los datos de observación
«Los laboratorios virtuales son fundamentales para superar los conjuntos de datos de observación, que a veces son incoherentes o incompletos, mediante la integración de diversos modelos teóricos y métodos computacionales avanzados», señala la coordinadora del proyecto, Ruth-Sophie Taubner. Dichas herramientas de vanguardia, procedentes de numerosos campos científicos como la astrofísica, la química computacional, la física, las geociencias y las matemáticas, permiten a los investigadores simular y analizar procesos físicos y químicos complejos. El equipo de CHAMELEON perfeccionó los modelos termoquímicos de los discos protoplanetarios para comprender mejor las condiciones que influyen en la formación de planetas y establecer puentes entre estos modelos y los datos de observación. «Hemos mejorado los modelos de atmósfera exoplanetaria teniendo en cuenta la irradiación de la estrella anfitriona, la formación de nubes, los rayos y los procesos de carga para maximizar el uso de los datos del telescopio espacial James Webb (TEJW) y de futuras misiones», explica Taubner. Los investigadores también utilizaron modelos teóricos como laboratorios virtuales para predecir los espectros emergentes, comparando esas predicciones con los datos del telescopio espacial Hubble y del TEJW.
Nuevas herramientas y técnicas de aprendizaje automático para investigar exoplanetas
«Hemos ampliado las redes de tasas químicas en los modelos de discos formadores de planetas para incluir la carga de polvo dependiente del tamaño y la producción de moléculas de hidrocarburos más grandes mediante el uso de recuperaciones bayesianas basadas en el aprendizaje automático a fin de analizar los datos de observación», afirma Taubner. «Estudiamos la composición atmosférica tanto de exoplanetas antiguos (más de mil millones de años) que son irradiados por sus estrellas anfitrionas como de otros más jóvenes y autoluminosos». Un logro notable ha sido la simulación atmosférica tridimensional del Saturno extrasolar cálido HATS-6b, prediciendo su distribución de nubes y química. Los laboratorios virtuales permitieron modelizar exhaustivamente los procesos físicos, a la vez que se desarrollaron nuevas herramientas para simular observaciones sintéticas del TEJW de, por ejemplo, minineptunos. Simulaciones químico-cuánticas exploraron la formación y estabilidad de cúmulos de óxidos metálicos en las atmósferas de exoplanetas calientes, mejorando así nuestra comprensión de estos entornos exóticos.
Un brillante futuro para la investigación científica de exoplanetas
El equipo de CHAMELEON ha hecho avanzar la ciencia de los exoplanetas formando a quince estudiantes de doctorado y produciendo más de ciento cuarenta artículos, cuatro veces la producción media de las anteriores redes Marie Curie de formación innovadora en física. De ellos, veintiocho fueron redactados por estudiantes y más de cuarenta se centraron en observaciones del TEJW. Al desafiar el pensamiento convencional, el equipo de proyecto ha introducido nuevos planteamientos y perspectivas, allanando el camino para futuras investigaciones científicas y trayectorias profesionales de sus investigadores noveles. En el proyecto se desarrolló una plataforma computacional para estudiar los exoplanetas y sus entornos de formación a diferentes niveles de complejidad, integrando datos de observación con simulaciones de última generación.
Tendiendo puentes entre el arte y la astrofísica
Para celebrar la exitosa conclusión del equipo de CHAMELEON, se organizó una conferencia final en la Universidad de Copenhague, que reunió a científicos de diversos campos, como los exoplanetas, la evolución de los discos, la vida exótica y el futuro de la vida y la humanidad. Con el apoyo del Centro de Ciencias de la ExoVida de Copenhague, el acto puso de relieve los descubrimientos de la red sobre la diversidad química en los discos de formación planetaria y las atmósferas de los exoplanetas. La reunión también sirvió de plataforma para prever futuras colaboraciones y proyectos más allá del período de financiación. En paralelo se celebró una exposición de arte titulada «Explorando exoplanetas», que destacó la iniciativa «Arte, educación y divulgación científica» de la red CHAMELEON. La exposición fusionó arte y ciencia, mostrando la intersección creativa de la astrofísica y la expresión artística.
Palabras clave
CHAMELEON, exoplaneta, laboratorios virtuales, discos de formación planetaria, atmósferas, CTIAM
