TITANs

Esta metodología significará un gran aporte para el estudio de las órbitas de asteroides y de otros cuerpos menores del Sistema Solar.

Un estudio liderado por el académico del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción, Dr. Alessandro Alberto Trani, presentó una nueva forma de estudiar el caos en sistemas gravitacionales. Los resultados, publicados en la revista Astronomy and Astrophysics, muestran que al combinar el Exponente de Lyapunov con la Entropía de Shannon se logra obtener una descripción mucho más completa del fenómeno.

A la fecha, el Exponente de Lyapunov era la metodología utilizada para caracterizar el comportamiento caótico. Sin embargo, a través de su investigación, Alessandro A. Trani demostró que, al combinarse este método con otro proveniente de la teoría de la información (Entropía de Shannon), es posible obtener una imagen mucho más completa de cómo se comporta el caos en sistemas dinámicos.

Imaginemos dos asteroides que hoy parecen estar prácticamente en el mismo lugar y viajar casi a la misma velocidad. Aunque la diferencia entre ellos sea mínima, con el paso del tiempo sus trayectorias pueden separarse por millones de kilómetros. Este comportamiento es lo que en matemáticas y física se conoce como caos. Es decir, son sistemas en los que una mínima variación en su estado inicial puede generar resultados completamente distintos. Estas manifestaciones también son conocidas como efecto mariposa.

El Exponente de Lyapunov mide la velocidad en que se separan dos trayectorias, inicialmente muy cercanas, y cuantifica el conocido efecto mariposa. Sin embargo, por sí solo, no siempre entrega una descripción completa acerca de la complejidad de la órbita de un cuerpo, ni de cómo evoluciona el comportamiento de un sistema.

Con el objetivo de complementar esa información, la investigación incorporó la Entropía de Shannon, una medida que cuantifica el grado de incertidumbre de un sistema y permite describir cómo las trayectorias exploran el espacio disponible. Al combinar estos dos métodos se obtiene una visión mucho más completa del comportamiento caótico.

“Imaginen a dos personas que parten una al lado de la otra en un paisaje muy amplio. El Exponente de Lyapunov nos dice qué tan rápido se alejan entre sí, pero no nos dice si finalmente exploran todo el paisaje o si permanecen confinadas dentro del mismo valle. La Entropía de Shannon complementa esa visión al medir cuánto del «paisaje dinámico» posible llega a explorar una órbita”, explicó el académico.

Respecto al caos, el astrónomo aseguró que, gracias a las leyes de la física, es posible predecir teóricamente el futuro, si se sabe el estado actual de un sistema. No obstante, no siempre es posible conocer esa condición con total precisión. ”Por ejemplo, podemos querer predecir la trayectoria futura de un asteroide para determinar si impactará la Tierra. Sin embargo, incluso una incertidumbre muy pequeña en su posición o velocidad inicial puede aumentar con el tiempo, hasta que dos condiciones iniciales casi idénticas produzcan trayectorias completamente diferentes”, agregó Trani.

Esto es lo que convierte al caos en un fenómeno tan difícil de estudiar, ya que dicha divergencia puede hacerse evidente sólo después de seguir la evolución de un sistema durante un largo período y porque distintos métodos capturan diferentes aspectos del comportamiento caótico.

La metodología desarrollada por los investigadores abre nuevas posibilidades a la hora de estudiar la estabilidad a largo plazo de asteroides y otros cuerpos menores del Sistema Solar. También ayudará a analizar el movimiento de estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo ubicado en el centro de nuestra galaxia.

El concurso «Buscando Galaxias Extrañas» invita a estudiantes desde 6° básico hasta 4° medio a participar clasificando imágenes galácticas. Los dos participantes con más clasificaciones ganarán un viaje, con todos los gastos pagados al Observatorio Las Campanas.

Los estudiantes de enseñanza básica y media de todo Chile ya pueden participar en el concurso “Buscando Galaxias Extrañas”, organizado por el Núcleo Milenio de Galaxias MINGAL en colaboración con el Observatorio Las Campanas. El certamen premiará a los dos participantes que realicen la mayor cantidad de clasificaciones de galaxias con un viaje, con todos los gastos pagados, al Observatorio Las Campanas de la Carnegie Institution of Science, uno de los centros de investigación astronómica más importantes del mundo, ubicado al norte de La Serena. Además, el establecimiento educacional que reúna el mayor número de clasificaciones recibirá la visita de investigadores del Núcleo para realizar una jornada científica.

El concurso es parte del proyecto “Manos a la Ciencia” se desarrollará entre el 31 de julio y el 31 de octubre de 2026 y está dirigido a estudiantes de 6° básico a 4° medio de cualquier establecimiento educacional de Chile. La participación es individual, pero cada clasificación suma tanto para el estudiante como para el puntaje de su colegio, por lo que el trabajo colectivo será clave para optar al premio destinado al establecimiento con mayor participación.

La iniciativa es liderada por la astrónoma Yara Jaffé, directora alterna del Núcleo Milenio de Galaxias y académica de la Universidad Santa María (USM), quien explica que el objetivo científico del concurso es identificar galaxias que presentan formas distintas a las más comunes. “Son aquellas que presentan desviaciones de las formas típicas, ya sean espirales, elípticas o lenticulares. Queremos encontrar indicios de interacciones pasadas con otras galaxias o con el entorno que las rodea para entender cómo las galaxias se transforman y evolucionan a medida que recorren la gran telaraña cósmica del universo”, señala.

Clasificando galaxias extrañas

Para participar, los estudiantes deberán registrarse en la plataforma Zooniverse siguiendo las instrucciones disponibles en las bases del concurso y así comenzar a clasificar imágenes de galaxias. Cada participante observará fotografías obtenidas por telescopios y responderá preguntas guiadas para identificar la forma de las galaxias y reconocer aquellas que presentan estructuras poco habituales. Cada clasificación será registrada automáticamente y contabilizará tanto para el ranking individual como para el de su establecimiento.

Los dos estudiantes que realicen la mayor cantidad de clasificaciones durante el período del concurso viajarán al Observatorio Las Campanas, en la Región de Atacama, acompañados por un adulto responsable y un profesor de su establecimiento. El premio incluye pasajes, traslados, alojamiento, alimentación, una visita guiada al observatorio y regalos institucionales.

El establecimiento educacional que acumule la mayor cantidad total de clasificaciones recibirá una jornada científica organizada por investigadores y profesionales del Núcleo Milenio de Galaxias MINGAL. La actividad podrá incluir charlas de astronomía, talleres de ciencia ciudadana, observación astronómica y un encuentro con científicos. Este premio podrá realizarse en cualquier región del país.

“El Universo tiene casi 14 mil millones de años y estos procesos son demasiado lentos para observarlos directamente. Por eso necesitamos estudiar cientos de miles de galaxias que se encuentran en distintas etapas de su evolución. La ayuda de los estudiantes nos permitirá encontrar estas galaxias especiales y avanzar en una investigación científica que sería imposible realizar únicamente con equipos de investigadores», explica.

Manos a la Ciencia

«Buscando Galaxias Extrañas» forma parte de “Manos a la Ciencia”, la plataforma de ciencia ciudadana creada por el Núcleo Milenio de Galaxias con financiamiento de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID). El portal reúne distintos proyectos abiertos a la comunidad y pone a disposición de estudiantes y docentes videos, tutoriales y material pedagógico para facilitar la participación en investigaciones científicas reales, sin necesidad de contar con conocimientos especializados.

El proyecto nació como respuesta a la enorme cantidad de imágenes que generan los telescopios actuales, imposibles de revisar únicamente por equipos científicos. “Necesitamos observar cientos de miles de galaxias y por eso estamos invitando al público a ayudarnos a encontrar estas galaxias en interacción. Queremos democratizar la ciencia y hacerla más participativa, especialmente entre las comunidades hispanohablantes. Creemos que involucrar a estudiantes en investigaciones reales puede despertar vocaciones científicas y acercarlos al trabajo que hacemos los astrónomos”, destaca Jaffé.

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