Os astrônomos não podem tocar as estrelas que estudam, mas a astrofa­sica Nia Imara estãousando modelos tridimensionais que cabem na palma de sua ma£o para desvendar as complexidades estruturais dos bera§a¡rios estelares, as vastas nuvens de gás e poeira onde ocorre a formação de estrelas.

Imara e seus colaboradores criaram os modelos usando dados de simulações de nuvens em formação de estrelas e um sofisticado processo de impressão 3D no qual as densidades e gradientes em escala fina das nuvens turbulentas são incorporados em uma resina transparente. Os modelos resultantes - os primeiros bera§a¡rios estelares impressos em 3D - são esferas altamente polidas do tamanho de uma bola de beisebol (8 centa­metros de dia¢metro), nas quais o material de formação de estrelas aparece como aglomerados e filamentos rodopiantes.

"Quera­amos um objeto interativo que nos ajudasse a visualizar as estruturas onde as estrelas se formam, para que possamos entender melhor os processos fa­sicos ", disse Imara, professora assistente de astronomia e astrofa­sica na UC Santa Cruz e primeira autora de um artigo que descreve esta nova abordagem publicada 25 de agosto em Astrophysical Journal Letters .

Artista e também astrofa­sica, Imara disse que a ideia éum exemplo de ciência imitando a arte. "Anos atrás, esbocei um retrato meu tocando uma estrela. Mais tarde, a ideia simplesmente me deu um clique. A formação de estrelas dentro de nuvens moleculares éminha área de especialização, então por que não tentar construir uma?" ela disse.

Ela trabalhou com o coautor John Forbes no Centro de Astrofísica Computacional do Flatiron Institute para desenvolver um conjunto de nove simulações que representam diferentes condições físicas dentro de nuvens moleculares. A colaboração também incluiu o coautor James Weaver na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard, que ajudou a transformar os dados das simulações astrona´micas em objetos fa­sicos usando impressão 3D multimaterial fotorrealista de alta resolução.

Os resultados são visualmente impressionantes e cientificamente esclarecedores. "Apenas esteticamente, eles são realmente incra­veis de se olhar, e então vocêcomea§a a notar as estruturas complexas que são incrivelmente difa­ceis de ver com as técnicas usuais para visualizar essas simulações", disse Forbes.

Por exemplo, estruturas em forma de folha ou em forma de panqueca são difa­ceis de distinguir em fatias ou projeções bidimensionais, porque uma seção atravanãs de uma folha se parece com um filamento.

"Dentro das esferas, vocêpode ver claramente uma folha bidimensional, e dentro dela hápequenos filamentos, e isso éestonteante da perspectiva de alguém que estãotentando entender o que estãoacontecendo nessas simulações", disse Forbes.

Os modelos também revelam estruturas que são mais conta­nuas do que pareceriam em projeções 2D, disse Imara. "Se vocêtem algo girando no Espaço, pode não perceber que duas regiaµes estãoconectadas pela mesma estrutura, então ter um objeto interativo que vocêpode girar em sua ma£o nos permite detectar essas continuidades mais facilmente", disse ela.

As nove simulações nas quais os modelos são baseados foram projetadas para investigar os efeitos de três processos fa­sicos fundamentais que governam a evolução das nuvens moleculares: turbulaªncia, gravidade e campos magnanãticos. Ao alterar diferentes varia¡veis, como a força dos campos magnanãticos ou a velocidade com que o gás se move, as simulações mostram como diferentes ambientes fa­sicos afetam a morfologia de subestruturas relacionadas a  formação de estrelas .

As estrelas tendem a se formar em aglomerados e núcleos localizados na interseção dos filamentos, onde a densidade do gás e da poeira torna-se alta o suficiente para que a gravidade assuma o controle. "Achamos que os spins dessas estrelas recanãm-nascidas dependera£o das estruturas em que se formam - estrelas no mesmo filamento 'sabera£o' sobre os spins umas das outras", disse Imara.

Com os modelos fa­sicos, não épreciso um astrofisico com experiência nesses processos para ver as diferenças entre as simulações. "Quando eu olhava para projeções 2D dos dados de simulação , muitas vezes era desafiador ver suas diferenças sutis, enquanto com os modelos impressos em 3D, era a³bvio", disse Weaver, que tem formação em biologia e ciência de materiais e usa rotineiramente Impressão 3D para investigar os detalhes estruturais de uma ampla gama de materiais biola³gicos e sintanãticos.

"Estou muito interessado em explorar a interface entre ciaªncia, arte e educação e sou apaixonado por usar a impressão 3D como uma ferramenta para a apresentação de estruturas e processos complexos de uma forma facilmente compreensa­vel", disse Weaver. "A impressão 3D baseada em extrusão tradicional são pode produzir objetos sãolidos com umasuperfÍcie externa conta­nua, e isso éproblema¡tico ao tentar representar gases, nuvens ou outras formas difusas. Nossa abordagem usa um processo de impressão 3D semelhante a jato de tinta para depositar pequenas gotas individuais de resina opaca em locais precisos dentro de um volume circundante de resina transparente para definir a forma da nuvem em detalhes requintados. "

Ele observou que, no futuro, os modelos também poderiam incorporar informações adicionais por meio do uso de cores diferentes para aumentar seu valor cienta­fico. Os pesquisadores também estãointeressados ​​em explorar o uso da impressão 3D para representar dados observacionais de nuvens moleculares próximas , como as da constelação de Orion.

Os modelos também podem servir como ferramentas valiosas para a educação e alcance paºblico, disse Imara, que planeja usa¡-los em um curso de astrofa­sica que ela dara¡ neste outono.