Modelos matemáticos permiten conocer, en unas semanas, la evolución del sistema solar

Investigadores de la Facultad de Informática de la UPV/EHU han desarrollado modelos matemáticos con los que perfeccionar una simulación de la evolución del sistema solar a través del tiempo. Los métodos que proponen los investigadores permiten realizar cálculos de simulación de manera más rápida y precisa.

La metodología seguida es un claro ejemplo de interdisciplinariedad y de colaboración, ya que en ella han participado matemáticos, informáticos, físicos y astrónomos, y, aunque gran parte del trabajo se ha realizado en la UPV/EHU, también han tomado parte en él las universidades de Valencia y Castellón, así como el Observatorio de París, informa dicha Universidad en un comunicado.

El matemático Ander Murua ha explicado al respecto: "En el Observatorio de París, el reconocido astrónomo Jacques Laskar está estudiando la evolución del sistema solar. Entre otras cuestiones, ha elaborado precisos modelos matemáticos del sistema solar, y, mediante métodos numéricos desarrollados por potentes computadoras, ha realizado cálculos que permiten conocer su evolución durante millones de años. Contrastando la información astronómica obtenida por Laskar en dichos cálculos y simulaciones, con datos geológicos, se puede conocer la relación existente entre los cambios de órbita de la Tierra y las glaciaciones y los calentamientos. Dichos datos pueden ser de utilidad para prever acontecimientos futuros. Para las simulaciones, son importantes tanto el modelo matemático del sistema solar como los métodos numéricos empleados".

Indagando en el caos

La última simulación fue efectuada por el equipo de Laskar hace aproximadamente tres años, y se remontó hasta hace 250 millones de años. Los ordenadores trabajaron un año entero en la simulación.

No obstante, aunque Laskar considera que los datos obtenidos sobre los últimos 50 millones de años son fiables, al remontarse más atrás en el tiempo los datos pierden rápidamente su fiabilidad, a causa del comportamiento caótico del sistema.

Según Murua, "al parecer, Laskar se propondrá en la próxima simulación retroceder, con resultados fiables, 70 millones de años, perfeccionando el modelo matemático y los métodos numéricos para hacer los cálculos".

"Laskar lanzó dicho reto -prosigue Murua-, en un congreso del sector celebrado en Castellón. Nosotros no teníamos relación con Laskar, pero, por mediación de Fernando Casas y Sergio Blanes, físicos de las universidades de Castellón y Valencia respectivamente, tuvimos ocasión de contactar con Ariadna Farres, física catalana que trabaja con Laskar. Fue así como surgió esta colaboración".

Diez veces más rápido

En la Facultad de Informática de la UPV/EHU, junto con el matemático Ander Murua, trabajan los informáticos Joseba Makazaga y Mikel Antoñana.

"Hemos abordado el reto planteado por Laskar, y hemos conseguido mejorar los métodos numéricos utilizados para la simulación. Nuestro equipo ha trabajado fundamentalmente en el desarrollo de métodos numéricos más efectivos que los conocidos hasta el momento. De esta manera, por una parte, hemos logrado una mayor precisión, y, por otra, hemos reducido en gran medida el tiempo de cálculo", subraya Murua.

Los investigadores han realizado varios experimentos para verificar la validez de los métodos numéricos, y han podido observar que se efectúa la simulación en un tiempo diez veces inferior al de los antiguos métodos.

"No sabemos cuándo realizará Laskar una nueva simulación, pero podemos afirmar que no será necesario esperar un año para conocer los resultados, sino que estarán disponibles en unas pocas semanas", adelanta. La explicación sobre los métodos numéricos desarrollados se ha publicado en la revista Applied Numerical Mathematics.

Referencia bibliográfica:

S. Blanesa, F. Casasb, A. Farrésc, J. Laskarc, J. Makazagad, A. Muruad. New families of symplectic splitting methods for numerical integration in dynamical astronomy. Applied Numerical Mathematics (2013). DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apnum.2013.01.003.