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Cuando pensamos en astronomía, muchas veces imaginamos telescopios observando galaxias lejanas o imágenes del universo profundo. Sin embargo, una parte importante de esta disciplina también ocurre desde la teoría, la física y la computación. Mi línea de investigación ha estado centrada principalmente en la dinámica de sistemas planetarios y, actualmente, en el estudio de su origen y evolución. En particular, trabajo en cómo se forman los planetas, cómo migran dentro de los discos protoplanetarios y cómo evolucionan hasta alcanzar configuraciones relativamente estables. Para abordar estas preguntas utilizamos teoría, pero también simulaciones numéricas que nos permiten estudiar procesos extremadamente complejos.
Cuando hablamos de formación planetaria, hablamos también del origen de las estrellas. La teoría más aceptada indica que los sistemas planetarios nacen junto con ellas, a partir del colapso de nubes moleculares muy densas. En ese proceso se forma una estrella rodeada por un disco protoplanetario compuesto principalmente por gas y polvo. Es dentro de ese disco donde comienzan a formarse los planetas.
Uno de los aspectos que estudio es justamente la migración planetaria. Los planetas no necesariamente permanecen en el lugar donde se originaron. Mientras el disco aún existe, interactúan con el gas y el polvo que los rodea, desplazándose a lo largo de enormes distancias. Comprender ese movimiento es fundamental para entender cómo se organizan finalmente los sistemas planetarios.
La pregunta que está detrás de este trabajo es muy simple y, al mismo tiempo, muy profunda: ¿cómo se formó nuestro propio sistema solar? Esa es, en definitiva, una de las grandes motivaciones de quienes trabajamos en ciencias planetarias. Queremos entender cómo llegamos a la configuración que observamos hoy y por qué existen sistemas planetarios tan distintos al nuestro.
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Durante las últimas décadas hemos descubierto miles de exoplanetas y cientos de sistemas planetarios con configuraciones muy diversas. No existe un sistema idéntico al sistema solar. Cada uno parece tener su propia historia y evolución. Eso nos obliga a desarrollar herramientas capaces de explicar no solo nuestro entorno, sino también esa enorme diversidad de sistemas que estamos comenzando a conocer.
En mi trabajo utilizamos simulaciones hidrodinámicas que son altamente demandantes a nivel computacional. Tradicionalmente, estos estudios se realizan mediante métodos basados en “grillas fijas”, que permiten modelar partes del disco protoplanetario. Sin embargo, estos métodos presentan limitaciones importantes cuando se intenta seguir la migración de un planeta durante largos periodos de tiempo y grandes distancias.
Junto a mi colega Pablo Benítez desarrollamos un nuevo enfoque denominado “marco comóvil”. La idea es cambiar el marco de referencia desde donde observamos el problema. Es como si dejáramos de mirar el tráfico desde una cámara de seguridad fija en la calle, y en su lugar pusiéramos una cámara a bordo del auto. En vez de mantener fija la grilla en la simulación y seguir el desplazamiento del planeta, centramos el marco en el propio planeta y estudiamos cómo evoluciona su entorno alrededor de él. Ese cambio de perspectiva permite realizar simulaciones más eficientes y consistentes físicamente.
El avance es importante porque reduce enormemente los tiempos computacionales. Simulaciones que antes podían tardar meses, hoy pueden realizarse en pocos días. Pasar de meses a pocos días no es solo una “comodidad”, sino que es exactamente lo que nos permite explorar estadísticamente esa enorme diversidad de exoplanetas confirmados. Al ser más rápido, podemos simular cientos de simulaciones con distintos parámetros para ver qué combinaciones terminan pareciéndose a los ya conocidos. En otras palabras, esto entrega una mayor accesibilidad para estudiar sistemas planetarios complejos y representa un aporte concreto al desarrollo de la astronomía teórica y numérica.
Sin embargo, todavía queda mucho por entender. No solo necesitamos herramientas computacionales más eficientes, sino también nuevas observaciones que permitan comparar y validar estos modelos. Los grandes telescopios instalados en el norte de Chile serán fundamentales en ese proceso. La observación y la teoría deben avanzar juntas para poder explicar la formación y evolución de los sistemas planetarios.
Además, este sigue siendo un campo muy pequeño en Chile. Quienes trabajamos específicamente en dinámica numérica y teórica de sistemas planetarios somos muy pocas personas. Por eso considero especialmente relevante que investigaciones de este tipo estén siendo desarrolladas desde universidades chilenas, aportando nuevas herramientas para comprender la arquitectura y evolución de los sistemas planetarios.
La Dra. Ximena Ramos es Licenciada en Astronomía en la Universidad Nacional de La Plata y Doctora en Astronomía en la Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Investigadora postdoctoral en prestigiosas instituciones internacionales, Observatoire de la Côte d’Azur (Francia), Niels Bohr International Academy, Universidad de Copenhagen (Dinamarca), Instituto Milenio de Astrofísica (Chile) y Universidad Adolfo Ibáñez. Actualmente, investigadora y profesora asistente en el Centro Multidisciplinario de Física de la Universidad Mayor en Chile. Su línea de investigación se centra en la formación y la evolución de sistemas planetarios y la astrofísica numérica.
