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, los planetas y las galaxias emergen de los entornos ricos en vórtices del espacio. Se inspiraron en un algoritmo de ingeniería mecánica que muestra cómo el aire fluye más allá del helicópteroálabes del rotor.
"El espacio está lleno de gas, polvo, fluidos y turbulencias. Queríamos hacer un mejor trabajo de dar cuenta del remolino de todo este material", dijo Seligman, un estudiante graduado y primer autor del estudio.
Ese remolino proviene de un vórtice, o más bien, múltiples vórtices, que giran y tiran cosas hacia su centro. En particular, Laughlin y Seligman intentaron replicar la interacción de los vórtices en un disco de acreción, que es el campo giratorio demateria que rodea cuerpos cósmicos masivos como los agujeros negros. Los discos de acreción son el caldo de cultivo para nuevos planetas, sistemas solares y galaxias.
Los modelos tradicionales para 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 analizaron las simulaciones gráficas por computadora de explosiones 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 una década realizado por un grupo de ingenieros mecánicos. El estudio presentó un algoritmo para mostrar cómo las palas del rotor del helicóptero interactuaban con los vórtices que crearon.
"Cuando se diseña un helicóptero, es literalmente crítico para la interacción correcta entre la cuchilla y el vórtice", dijo Laughlin. "Darryl ha podido transferir el riguroso marco de modelado aeronáutico a simulaciones de entornos astrofísicos, y está claro que esto hace queuna gran diferencia "
Utilizando su nuevo modelo, los investigadores lo aplicaron a un par de vórtices insertados en un parche hipotético del disco de acreción. Encontraron dos diferencias principales con respecto a los modelos anteriores: los vórtices pueden arrojar ondas de Rossby ondas atmosféricas a medida que giran, yEl número de órbitas entre los dos vórtices, que está relacionado con la viscosidad del medio ambiente, es diferente según el modelo.
"Nos sorprendió el nivel de detalle que pudimos lograr", dijo Seligman.
Los hallazgos aparecen en línea en El diario astrofísico .
Agregó que Maelstrom3D podría tener otras aplicaciones más allá de la astronomía. Por ejemplo, un estudio reciente sugirió que los antiguos plesiosaurios generaban vórtices con sus aletas delanteras, lo que ayudaba 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 vórtice de pala en un rotor de helicóptero o ala de avión, y es exactamente el tipo de fenómeno que nuestro código está diseñado para manejar", dijo Seligman.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Yale . Original escrito por Jim Shelton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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